导轨表面质量测量与判定方法与流程

1.本发明属于变形判定技术领域，更具体地说，是涉及导轨表面质量测量与判定方法。


背景技术：

2.现有的多通过大型测量机来实现对导轨表面质量以及形变情况进行测量与判定，大型测量机例如三坐标测量机，其是目前最大的精密测量系统，广泛应用在航空航天、汽车、军工、机床制造、风电、核能等领域，尤其适用于超大零件的精密测量。
3.但是上述测量装置价格均较为昂贵，并且上述装置多采用测距仪来直接的进行测量，但是由于制造误差以及是动态测量等原因，测距仪所得到的数据在某些情况下无法真实的反映出导轨的真实情况，无法模拟出导轨真实的模型，得到的数据的精度较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供导轨表面质量测量与判定方法，旨在解决无法真实的反映出导轨的真实情况，无法模拟出导轨真实的模型，得到的数据的精度较低的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供导轨表面质量测量与判定方法，包括：沿待测面的周向布置多个光源，保证当一个所述光源接通并发光时其他所述光源均处于断开状态；在其中一个所述光源发光时，获取包含所述待测面的图片；根据所述图片拾取出阴影区，根据所述阴影区和当前所述光源相对于所述待测面的位置确定出空间轮廓线；当所有所述光源均发光完成并且确定了多个所述空间轮廓线之后，将多个所述空间轮廓线进行整合从而确定出故障模型；通过所述故障模型判断出所述待测面的表面质量。
6.在一种可能的实现方式中，所述沿待测面的周向布置多个光源包括：将测量装置扣设在所述待测面上，通过沿所述测量装置内壁周向设置的多个所述光源依次照亮所述待测面；通过所述测量装置内的摄像机获取所述图片。
7.在一种可能的实现方式中，所述根据所述阴影区和当前所述光源相对于所述待测面的位置确定出空间轮廓线包括：根据当前所述光源相对于所述测量装置的位置以及所述测量装置相对于所述阴影区的位置，拟合出当前所述光源相对于所述阴影区的照射位置；根据所述照射位置，确定出一组所述空间轮廓线。
8.在一种可能的实现方式中，所述根据当前所述光源相对于所述测量装置的位置以及所述测量装置相对于所述阴影区的位置，拟合出当前所述光源相对于所述阴影区的照射位置包括：
根据所述照射位置将所述阴影区和当前所述光源均标定在三维软件内；将所光源与所述阴影区的边界进行连线，形成照射区间；在所述照射区间内进行神经演算模拟出一组所述空间轮廓线。
9.在一种可能的实现方式中，所述将多个所述空间轮廓线进行整合从而确定出故障模型包括：将多个不同角度的所述光源所确定的多组所述空间轮廓线进行剔除和筛选最终确定出符合各所述阴影区的空间轮廓线并进行拼接形成所述故障模型。
10.在一种可能的实现方式中，在所述将多个所述空间轮廓线进行整合从而确定出故障模型之后还包括：将所有所述图片上均没有出现阴影的区域设定为平整面；将所述平整面标定在所述三维软件内并与所述故障模型形成所述待测面的空间模型。
11.在一种可能的实现方式中，在所述将多个所述空间轮廓线进行整合从而确定出故障模型之后还包括：通过所述测量装置内的多个辅助源依次照射所述待测面，并通过所述摄像机得到多张校核图像；通过所述校核图像对所述空间模型进行修改。
12.在一种可能的实现方式中，所述通过所述校核图像对所述空间模型进行修改包括：当所述校核图像以及所述辅助源得到的校核模型与所述空间模型中的对应区域不相同时，通过所述测量装置中的多个测距仪逐点对相应区域进行测量，并根据测量的结果对所述空间模型进行修改。
13.在一种可能的实现方式中，所述通过所述故障模型判断出所述待测面的表面质量包括：使所述测量装置在沿导轨长度方向上依次罩设并进行测量；将生成的多个所述空间模型进行整合形成导轨模型，由所述导轨模型进行表面质量的判定。
14.在一种可能的实现方式中，所述将生成的多个所述空间模型进行整合形成导轨模型包括：使两个相邻的所述空间模型中相同的区域重合。
15.本发明提供的导轨表面质量测量与判定方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明导轨表面质量测量与判定方法中在待测面的周向布置多个光源，当其中一个光源接通并发光时，其余的光源均处于断开的状态，与此同时获取当前状态下包含待测面的图片。
16.当待测面上出现凹坑或者凸起等故障时，光线照射在故障部位上，在故障部位的背面必然会出现阴影，并且阴影的形状与故障部位的空间轮廓线存在直接的联系，通过图片并结合此时发光光源与待测面的相对位置能够确定出故障部位在某一方向上的空间轮廓线。当所有的光源均发光之后，就能够得到多张图片，每张图片中均能够提取出相应的空间轮廓线，根据多个空间轮廓线就能够整合出故障模型，由于故障模型确定了，那么导轨也即待测面的表面质量也能够确定。
17.本技术中，通过各个角度的空间轮廓线对待测面上的故障特征进行提取，最终确
定的故障模型能够真实反应故障具体的结构，保证了测量的精度，从而提供更好的数据支持。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例提供的导轨表面质量测量与判定方法的流程图。
具体实施方式
20.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
21.请参阅图1，现对本发明提供的导轨表面质量测量与判定方法进行说明。导轨表面质量测量与判定方法，包括：沿待测面的周向布置多个光源，保证当一个光源接通并发光时其他光源均处于断开状态。
22.在其中一个光源发光时，获取包含待测面的图片；根据图片拾取出阴影区，根据阴影区和当前光源相对于待测面的位置确定出空间轮廓线。
23.当所有光源均发光完成并且确定了多个空间轮廓线之后，将多个空间轮廓线进行整合从而确定出故障模型；通过故障模型判断出待测面的表面质量。
24.本发明提供的导轨表面质量测量与判定方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明导轨表面质量测量与判定方法中在待测面的周向布置多个光源，当其中一个光源接通并发光时，其余的光源均处于断开的状态，与此同时获取当前状态下包含待测面的图片。
25.当待测面上出现凹坑或者凸起等故障时，光线照射在故障部位上，在故障部位的背面必然会出现阴影，并且阴影的形状与故障部位的空间轮廓线存在直接的联系，通过图片并结合此时发光光源与待测面的相对位置能够确定出故障部位在某一方向上的空间轮廓线。当所有的光源均发光之后，就能够得到多张图片，每张图片中均能够提取出相应的空间轮廓线，根据多个空间轮廓线就能够整合出故障模型，由于故障模型确定了，那么导轨也即待测面的表面质量也能够确定。
26.本技术中，通过各个角度的空间轮廓线对待测面上的故障特征进行提取，最终确定的故障模型能够真实反应故障具体的结构，保证了测量的精度，从而提供更好的数据支持。
27.在导轨的表面有可以正常使用的平整面，也有经过磨损的包括故障的非平整面。平整面可以继续使用，非平整面由于平整度等不满足要求，可能会导致相关构件的振动等问题。非平整面中以凹坑和凸起最为严重也影响最大，因此如何的识别出非平整面，并对非平整面的具体情况进行有效的测量是导轨面判定的重要因素。
28.现有的做法是在导轨的一侧设置一个导向轨，然后在导向轨上安装一个测试板，
测试板上固定有多个激光测距仪，测试板在带动多个激光测距仪移动过程中，激光测距仪会实时测量与导轨之间的距离，然后将测量的结果实时上传至上位机，由上位机将数据进行整合，并生成相应的导轨面平整度的数据。
29.以上方法虽然看似可行但是在实际应用中发现出现了诸多的问题，首先导轨自身可能并不是平直的状态，通常情况下导轨会发生弯曲变形，但是导向轨是平直的，在这种情况下激光测距仪测量的数值就会随着导轨的变形而发生变化，这个变化会极大的影响最终平整度的判断。
30.导轨的高度以及厚度在长度方向上也会发生变化，在测量板带动激光测距仪移动的过程中，激光测距仪相对于测量板的位置不会发生变化，但是激光测距仪在导轨上的测量点相对于导轨的位置可能会时刻变化。实施例为，沿导轨的长度方向上设置多条平行线，由于导轨的变形等原因，在测量的过程中，激光测距仪是直线运动的，但是导轨并不是，这就使得激光测距仪在导轨上的测量点会由一条线变化至另一个线，由于激光测距仪的数据是实时传输的，上位机会将一个激光测距仪传输的数据均拟定在一条线上，使得最终的数据存在较大的误差。
31.在本技术提供的导轨表面质量测量与判定方法的一些实施例中，沿待测面的周向布置多个光源包括：将测量装置扣设在待测面上，通过沿测量装置内壁周向设置的多个光源依次照亮待测面。
32.通过测量装置内的摄像机获取图片。
33.本技术中，首先将测量装置定位在待测面上，使得待测面能够在较暗环境下拍摄，使得阴影更加明显。沿测量装置的周向均匀设置有多个光源，多个光源依次点亮，并且每个光源在点亮时其他光源处于关闭的状态。在测量装置的中心处安装有摄像机，摄像机在当一个光源点亮时会拍摄一个图片，由于测量装置的位置相对于待测面保持不变，因此最终得到的多张图片所展示的范围也是不变的，这就极大的避免了现有的还需要将多个不同角度的图片进行平移和整合所带来的数据的偏差。
34.当其中一个光源被点亮之后，如果待测量面上存在故障部位，以凹坑为例，那么在凹坑内就会出现阴影，通过图片就能够确定出阴影的位置以及大小。由于测量装置各个光源的位置是已经确定的加之光线是直线传播的，通过使各个位置的光源依次发光就能够确定出属于该凹坑的所有空间轮廓线，而所有的空间轮廓线就能够确定出凹坑的具体形状。
35.在本技术提供的导轨表面质量测量与判定方法的一些实施例中，根据阴影区和当前光源相对于待测面的位置确定出空间轮廓线包括：根据当前光源相对于测量装置的位置以及测量装置相对于阴影区的位置，拟合出当前光源相对于阴影区的照射位置。
36.根据照射位置，确定出一条空间轮廓线。
37.以待测面上出现凸起为例，当凸起一侧的光源被点亮之后，那么凸起朝向光源的外侧面被点亮，远离光源的一侧就会出现阴影。需要特别指出的是，越远离光源的阴影区越模糊，越靠近凸起的区域阴影越明显。当摄像机拍摄下一个图片之后，在该图片上阴影区处会有明显的分界线，分界线朝向光源的一侧的区域没有阴影并且通常情况下亮度较高，而远离光源一侧的区域会出现阴影，并且阴影会逐渐减弱。该分界线是空间轮廓线在图片上
的效果。空间轮廓线可视为在某一方向上截面最大时的边界线。
38.根据光源设置的多少，设定一个取值阈值，当光源较多时，阈值较小，当光源较少时阈值较大。在图片上将光源与阴影区的中心进行连接形成连接线，然后在分界线上以与连接线的距离为条件以阈值为标准进行截取，截取后的分界线可以作为空间轮廓线在图片上的反应。
39.在本技术提供的导轨表面质量测量与判定方法的一些实施例中，根据当前光源相对于测量装置的位置以及测量装置相对于阴影区的位置，拟合出当前光源相对于阴影区的照射位置包括：根据照射位置将阴影区和当前光源均标定在三维软件内。
40.将所光源与阴影区的边界进行连线，形成照射区间。
41.在照射区间内进行神经演算模拟出一组空间轮廓线。
42.本技术中的判定方法能够有效拾取出空间轮廓线，但是由于阴影会逐渐模糊等问题，无法有效确定出凹坑的深度以及凸起的高度。不平整面上以凹坑以及凸起为主要的故障特征，但是凹坑和凸起上确定的空间轮廓线会有明显的差异，凹坑的轮廓线可为视为位于凹坑的顶部显示凹坑区域的边界线，该边界线为封闭的近似圆形的线型。但是当出现凸起时，凸起上的空间轮廓线位于凸起自身的外侧面上，通过各个角度的光源的照射，就能够确定出多个空间轮廓线，将各个角度的空间轮廓线进行整合就能够得到凸起的模型。在凹坑和凸起上确定的空间轮廓线显然不能够统一的进行分析。
43.为了方便分析，在测量装置上安装有多个测距仪，测距仪用于测量待测面上的各个点距离测量装置的最短距离。在各个光源依次被点亮之后，将得到的空间轮廓线进行整合，由于不平整面在待测量的位置可以确定，通过测距仪测量出凹坑底部以及凸起顶部距离测量装置的距离，通过该距离就能够判断该处是发生了凹坑还是凸起，然后根据不同的情况进行不同的判断。
44.当确定一组空间轮廓线之后，测量装置会将该空间轮廓线上传至上位机，当出现凸起时，那么在各个角度的光源均亮起并得到多组空间轮廓线之后，上位机会接收到的上述空间轮廓线，然后根据这些空间轮廓线对凸起的结构进行判断，得到最终需要的正确的空间轮廓线。
45.在本技术提供的导轨表面质量测量与判定方法的一些实施例中，将多个空间轮廓线进行整合从而确定出故障模型包括：将多个不同角度的光源所确定的多组空间轮廓线进行剔除和筛选最终确定出符合各阴影区的空间轮廓线并进行拼接形成故障模型。
46.为了更加详细的进行说明，首先摄像机距离待测面的距离是一定的，也即即便光源的位置不同，但是摄像机拍摄的区域以及角度是固定的，通过此种设计就避免了将多个不同角度的拍摄图片时进行重叠时造成的误差。以凸起为例，光源相对于测量装置的位置是确定的，光源与阴影区的相对位置也是确定的。那么根据上述信息，在三维软件内将光源与阴影区进行标定，由于光线是直线传播的，上位机在三维软件内并在照射区间内演算出一组空间轮廓线。一个光源无法有效确定出准确的形状，但是根据空间轮廓线是能够确定在一个方向上该模型的横截面的。然后分别在三维模型中根据不同角度的光源确定出模型的大致外轮廓线，并且可以对之前演算的一组内的空间轮廓线进行剔除，随着数据量的增
加，最终就能够得到故障的模型。
47.在本技术提供的导轨表面质量测量与判定方法的一些实施例中，在将多个空间轮廓线进行整合从而确定出故障模型之后还包括：将所有图片上均没有出现阴影的区域设定为平整面；将平整面标定在三维软件内并与故障模型形成待测面的空间模型。
48.在拟合出凹坑模型和凸起模型这些不平整区域之后，需要将模型与其他区域进行整合。在所有的光源均依次发光之后，如果某些区域在各个角度均没有出现阴影，那么证明该区域较为平整，并且没有发生倾斜，此时即可判定该区域没有发生故障。此前在三维软件内已经有凹坑和凸起模型，此时根据各个光源的排布位置，确定出平整面，并将平整面与凹坑模型和凸起模型进行整合，从而确定出待测面的空间模型。
49.需要特别指出的是，由于光线照射在平整面上不会出现阴影，现有的方法无法判断出平整面的空间位置，仅知道平整面与各个光源所在的平面平行，此时需要借助测距仪来确定出测量装置与平整面之间的间距，由于光源与测距仪之间的相对位置上确定的，那么在三维软件内的特定位置就可以模拟出平整面。
50.在本技术提供的导轨表面质量测量与判定方法的一些实施例中，在将多个空间轮廓线进行整合从而确定出故障模型之后还包括：通过测量装置内的多个辅助源依次照射待测面，并通过摄像机得到多张校核图像。
51.通过校核图像对空间模型进行修改。
52.如果测量装置上仅设置一圈光源，并且在通过上位机进行分析时会设置相应的阈值来对图片上的各像素点来进行提取，也即当图片上的像素点超过阈值之后即可判定为阴影，如果没有超过阈值那么就判断此处的变形程度不大。但是此种判断是由于光源照射角度的问题而存在的，如果光源距离待测面过高，那么图片上的阴影区就会相应的减少，但是相应的凹坑和阴影则不容易判断。
53.为此在测量装置上低于现有光源的区域设置有多个辅助源，在原光源的依次发光之后，多个辅助源依次发光，根据校核图像然后对已经建立的空间模型进行修改，从而得到准确的待测面信息。
54.在本技术提供的导轨表面质量测量与判定方法的一些实施例中，通过校核图像对空间模型进行修改包括：当校核图像以及辅助源得到的校核模型与空间模型中的对应区域不相同时，通过测量装置中的多个测距仪逐点对相应区域进行测量，并根据测量的结果对空间模型进行修改。
55.当光源生成的模型与辅助源生成的模型之间差距较大时，证明由于角度不同部分区域被遮挡导致信息显示的不完整，此时为了得到有效的待测面信息，需要借助测距仪，测距仪逐点的确定测量装置与待测面上相应区域之间的距离，测距仪相对于测量装置的位置可以确定，将测量装置拟合在三维软件内内，根据测距仪确定的数值，即可最终判断出导轨实际凸起或者凹陷的具体程度，然后将最终的结果反馈至上位机，由上位机对空间模型进行修改。
56.在本技术提供的导轨表面质量测量与判定方法的一些实施例中，通过故障模型判
断出待测面的表面质量包括：使测量装置在沿导轨长度方向上依次罩设并进行测量。
57.将生成的多个空间模型进行整合形成导轨模型，由导轨模型进行表面质量的判定。
58.当导轨模型确定之后，通过导轨模型就可以判断出变形最大的位置以及变化的幅度，并且可以直观的对导轨的表面质量做出评价，通过以上措施，能够从根本上对导轨进行测量，保证了检测的精度。在整合时需要根据摄像机拍摄的图片对模拟出的结果进行筛选，将不符合情况的模型结果进行剔除。
59.在本技术提供的导轨表面质量测量与判定方法的一些实施例中，将生成的多个空间模型进行整合形成导轨模型包括：使两个相邻的空间模型中相同的区域重合。
60.由于导轨的长度较长，但是待测面为较小的一个区域，因此需要将测量装置沿导轨长度方向上依次固定并进行检测，检测完成之后会生成多个空间模型，将多个模型进行整合才能够确定出整个导轨表面的质量。但是实际的问题是，每次固定测量装置后与导轨之间的间距均可能会发生变化，如果简单将多个模型进行连接，在两个模型的交点可能会出现角度较大的偏转。
61.为了解决这个问题，使两次测量时的待测面之间有重叠的部分，然后将两个空间模型按照顺序生成在三维软件内，然后以先生成的模型为基准，将下一个模型与上一个模型中重叠的区域进行叠加，叠加时需要使下一个模型转动使得两个模型重叠的区域重合，依次类推，即可确定出导轨模型。
62.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。