不锈钢管直线度的测量方法

 不锈钢管的实际尺寸和其在成像系统所占象元数成一定的比例关系，这就要求我们需对测量系统进行标定，然后才能求取直线度误差。系统的比例系数和图像传感器的尺寸、工作距离等都关系。如果通过系统的每一个步骤计算，根据其放大率等参数计算进行标定，则势必会引入误差，从而给测量系统带来误差。所以根据被测不锈钢管的直径参数，对测量系统进行标定。其原理如下:

    设不锈钢管直径象元数n，象元中心距p，光学放大倍率k，则不锈钢管直径是:

                            D=n*P*k     (4 .16)

    通过游标卡尺测量被测不锈钢管直径，在软件中计算不锈钢管直径所占象元数，由公式4.15求得放大倍率k。运用最小二乘法进行误差评定，求得其直线度误差所占象元数为N，则不锈钢管直线度误差是:N*p*k。

    为了验证不锈钢管直线度测量系统算法的逻辑正确性，采用传统的接触式测量方法和本系统测量方法对不锈钢管直线度进行了比较。

    首先通过传统的接触式方法对不锈钢管直线度进行测量，常用的接触式测量方法有拉线法、位移传感器法、杠杆法等。本文采用百分表接触式方法进行测量，对长为0.5米直径为25mm的精密不锈钢管进行测量。百分表测量不锈钢管直线度装置如图4.7所示，整个测量系统由车床，移动刀架、百分表、待测不锈钢管组成。将不锈钢管用车床卡盘将其固定，卡盘的作用使不锈钢管不能发生横向或纵向移动，也能保持不锈钢管处于水平状态。将百分表固定在移动刀架上，然后将百分表指针和不锈钢管表面接触对其校准，使百分表初始值为0。上述工作完成后，移动刀架沿不锈钢管表面母线进行测量，记录其最大值，就是不锈钢管此条母线的直线度误差值。同理，旋转不锈钢管每隔10度记录测量不锈钢管其它母线的直线度误差值，取其最大值就是不锈钢管直线度误差。通过此方法测量不锈钢管多条母线直线度误差从而估算其轴心线直线度误差，得到不锈钢管直线度误差值是0.262 mm。

    其次，采用本系统设计的方法进行测量。固定相机和不锈钢管的位置，使不锈钢管成像于光学成像系统的轴线上，并且使相机垂直、正对着不锈钢管中央，拍摄多个截面不锈钢管图像。然后用本系统设计的边缘检测算法、不锈钢管轴心线像素坐标计算算法、最小二乘法评定算法及系统标定等算法对不锈钢管图像进行处理，可以评定其直线度误差。由于在具体测量过程中，本文没有专用于精密测量的工业相机，所以测得其直线度误差值是0.5972 mm，与上述测量方法测量结果相差较大。