圆度检测系统及方法与流程

本发明涉及检测设备技术领域，特别是涉及一种圆度检测系统及方法。

背景技术：

定子铁芯是构成电机磁通回路和固定定子线圈的重要部件，拼块式定子铁芯是一种常见的定子铁芯，其通过紧固件将若干个冲片压紧组合成一个整体，以提高材料的利用率，并实现自动绕线及高效拼装。拼块式定子铁芯在压紧组合的过程中，需要对其直径及圆度进行检测，若直径或圆度与标准值存在误差，会影响电机性能，导致电机的噪音增大、脉动增大等。传统的圆度测量方法是采用两点法、三坐标、偏摆仪等，但是这种方法只能对尺寸较小的工件进行圆度检测，检测效率低、劳动强度大，并且容易出现操作误差，检测精度低。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种圆度检测系统及方法，能够对尺寸较大的工件进行圆度检测，测量误差小，并且能够提高检测效率，降低劳动强度。

一种圆度检测系统，包括：

旋转工作台，所述旋转工作台用于安装工件；

驱动机构，所述驱动机构能够驱动所述旋转工作台做间歇式旋转；

视觉检测装置，所述视觉检测装置包括控制器、传感器及显示器，所述传感器用于对所述工件进行分段测量以得到若干组轮廓变化数据；所述控制器分别与所述传感器、所述显示器通信连接，所述控制器通过所述轮廓变化数据能够绘制所述工件的三维立体图，并计算得出所述工件的直径及圆度。

上述圆度检测系统至少具有以下优点：

上述方案提供一种圆度检测系统，需要对工件的直径及圆度进行检测时，启动驱动机构，驱动机构驱动旋转工作台间歇式地旋转一周，进而带动安装于旋转工作台的工件间歇式地旋转一周。在工件停顿的过程中，传感器对工件进行高速测量，这样能够实现工件的分段测量，以得到分段测量的工件曲面的若干组轮廓变化数据，控制器通过位移传感器测得的若干组轮廓变化数据绘制出三维立体图。截取三维立体的横截面，计算横截面的直径及圆度，进而得出工件的直径及圆度。本方案的圆度检测系统通过旋转工作台、驱动机构及视觉检测装置的共同作用，能够分段测量得出工件的轮廓变化数据，由于分段后传感器每次测量的尺寸较小，这样能够解决工件尺寸大、测量精度低的问题，从而减小测量误差。此外，相比于传统的圆度检测装置，本方案的圆度检测系统还能够提高测量效率，降低劳动强度。

在其中一个实施例中，所述驱动机构包括驱动件及分度传动组件，所述分度传动组件安装于所述驱动件。

在其中一个实施例中，所述分度传动组件为四分度分割器。

在其中一个实施例中，所述控制器截取所述三维立体图的高度方向中部的横截面，并计算所述横截面的直径及圆度。

在其中一个实施例中，圆度检测系统还包括支架及固定架，所述传感器安装于所述支架，所述旋转工作台、所述驱动机构与所述支架安装于所述固定架。

在其中一个实施例中，所述传感器为激光位移传感器、磁感位移传感器、接触式位移传感器、图像传感器中的一种。

一种圆度检测方法，包括：

建立原始数模：带动标准工件旋转一周，对所述标准工件进行测量得到若干组轮廓变化数据，根据若干组轮廓变化数据得到所述标准工件的三维立体图，截取所述三维立体图的横截面，并计算得出所述横截面的直径，进而得出所述横截面的圆度；

检测被测工件圆度：带动被测工件旋转一周，对所述被测工件进行测量得到若干组轮廓变化数据，根据若干组轮廓变化数据得到所述被测工件的三维立体图，并将所述三维立体图匹配到所述标准工件的参考坐标系；

对比所述被测工件的三维立体图与所述标准工件的三维立体图，根据所述标准工件的三维立体图，对所述被测工件的若干组数据进行自动补偿校正；

截取所述被测工件补偿校正后的三维立体图的横截面，并计算得出所述横截面的直径，进而得出所述横截面的圆度。

上述圆度检测方法至少具有以下优点：

上述方案提供一种圆度检测方法，首先，获取标准工件的若干组轮廓变化数据，根据若干组轮廓变化数据得出标准工件的三维立体图，截取三维立体图的横截面，并计算得出横截面的直径及圆度。然后，获取被测工件的若干组轮廓变化数据，根据若干组轮廓变化数据得到被测工件的三维立体图。通过将被测工件的三维立体图与标准工件的三维立体图进行对比，并对被测工件的若干组数据进行自动补偿校正。截取被测工件补偿校正后的三维立体图的横截面，计算该横截面的直径及圆度，进而得出工件的直径及圆度采用本方案的圆度检测方法，使得圆度检测的精度高，误差小。

在其中一个实施例中，在所述标准工件的外表面设置第一测物标点，获取所述第一测物标点的坐标；分段测量所述标准工件，根据分段测量得到的若干组轮廓变化数据得出分段图像，分析所述分段图像与纹理，并结合所述第一测物标点的坐标，合成得到所述标准工件的三维立体图。

在其中一个实施例中，在所述被测工件的外表面设置第二测物标点，获取所述第二测物标点的坐标；分段测量所述被测工件，根据分段测量得到的若干组轮廓变化数据得出分段图像，分析所述分段图像与纹理，并结合所述第二测物标点的坐标，合成得到所述被测工件的三维立体图。

在其中一个实施例中，所述横截面为所述三维立体图的高度方向中部的横截面。

附图说明

图1为本发明一实施例的圆度检测系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例的圆度检测系统的工作流程图；

图3为本发明一实施例的圆度检测方法的工作流程图。

附图说明：

10、旋转工作台，20、驱动机构，21、减速电机，22、分度传动组件，30、视觉检测装置，31、控制器，32、传感器，33、显示器，34、支架，40、固定架，41、第一安装板，42、第二安装板，43、支撑柱，50、工件，51、测物标点。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1和图2，图1示出了本发明一实施例中的圆度检测系统的结构示意图，图2示出了本发明一实施例中的圆度检测系统的工作流程图，本发明一实施例提供了的圆度检测系统，包括旋转工作台10、驱动机构20及视觉检测装置30。旋转工作台10用于安装工件50，驱动机构20能够驱动旋转工作台10做间歇式旋转。视觉检测装置30包括控制器31、传感器32及显示器33，传感器32用于对工件50进行测量以得到若干组轮廓变化数据。控制器31分别与传感器32、显示器33通信连接，控制器31通过轮廓变化数据能够绘制工件50的三维立体图，并计算得出工件50的直径及圆度。

上述圆度检测系统，需要对工件50的直径及圆度进行检测时，启动驱动机构20，驱动机构20驱动旋转工作台10间歇式地旋转一周，进而带动安装于旋转工作台10的工件50间歇式地旋转一周。在工件50停顿的过程中，传感器32对工件50进行高速测量，这样能够实现工件50的分段测量，以得到分段测量的工件50曲面的若干组轮廓变化数据，控制器31通过位移传感器32测得的若干组轮廓变化数据绘制出三维立体图。截取三维立体的横截面，计算横截面的直径及圆度，进而得出工件50的直径及圆度。本方案的圆度检测系统通过旋转工作台10、驱动机构20及视觉检测装置30的共同作用，能够分段测量得出工件50的轮廓变化数据，由于分段后传感器32每次测量的尺寸较小，这样能够解决工件50尺寸大、测量精度低的问题，从而减小测量误差。此外，相比于传统的圆度检测装置，该圆度检测系统还能够提高测量效率，降低劳动强度。

需要说明的是，在工件50旋转的过程中，传感器32对工件50进行测量得到若干组工件50曲面的轮廓变化数据，控制器31通过传感器32测得的若干组轮廓变化数据绘制得出三维立体图。截取工件50三维立体图的横截面，这样便可计算该横截面的任意一条直径，进而得到最小半径及最大半径，将最大半径减去最小半径便可得到该横截面的圆度，该横截面的圆度即为该工件50的圆度。应当理解的是，工件50的圆度在一定范围内时，例如工件50的圆度小于0.015mm，表示该工件50为圆度合格的工件。

具体到本实施例中，上述的工件50为拼块式定子铁芯。在旋转工作台10、驱动机构20及视觉检测装置30的共同作用下，能够得到拼块式定子铁芯的三维立体图，截取该三维立体图的横截面，这样便可计算得出拼块式定子铁芯的直径及圆度。若拼块式定子铁芯的圆度超过一定数值范围，则表示该拼块式定子铁芯的圆度误差较大，这样会影响电机性能，例如噪音增大、脉动增大等。当然，在其它实施例中，上述的工件50也可以为其它需要进行直径及圆度测量的零件。

进一步地，上述的旋转工作台10设有卡盘，拼块式定子铁芯的内表面卡接于卡盘，这样便于将拼块式定子铁芯稳定地安装于旋转工作台10，从而提高圆度检测的准确性。

在一个实施例中，驱动机构20包括减速电机21及分度传动组件22，分度传动组件22安装于减速电机21。通过分度传动组件22使得旋转工作台10转动一周的过程中实现多次分度，以带动工件50做间歇式的停动；在工件50停顿的过程中，传感器32对工件50进行高速测量，这样传感器32能够对工件50进行分段测量。通过对工件50进行分段测量，能够解决传统的圆度检测系统无法测量直径较大的工件50的问题，并且分段后传感器32每次测量的尺寸较小，这样也能够解决工件50尺寸大、测量精度低的问题。

应当理解的是，圆度检测的过程中，在工件50的外表面随机设置测物标点51，通过传感器32测量并获取测物标点51的坐标。在减速电机21与分度传动组件22的共同作用下，使工件50做间歇式的停动；在工件50停顿的过程中，传感器32对工件50进行分段测量，并得到多组分段后的工件50曲面的轮廓变化数据。根据轮廓变化数据控制器31生成多个分段图像，控制器31分析分段图像和纹理，并结合测物标点51的坐标，对分段图像进行合成，以形成上述的三维立体图。

具体到本实施例中，上述的分度传动组件22为四分度分割器。可以理解的是，四分度分隔器的分度角为90°，也就是说减速电机21带动工件50旋转360°的过程中，工件50每旋转90°停顿一次，以便传感器32对工件50进行分段测量。需要说明的是，工件50每次停顿的时间可以根据测量需求进行设置，例如工件50每旋转90°停顿三秒。在其它实施例中，分度传动组件22也可以为两分度分割器、八分度分割器等，在此不做具体限定。

在一个实施例中，控制器31截取三维立体图的高度方向中部的横截面，并计算横截面的直径及圆度。应当理解的是，控制器31截取三维立体图的高度方向中部的横截面也就是工件50在高度方向中部的横截面，通过计算该横截面的直径及圆度以表示工件50的直径及圆度。若该横截面的圆度合格，则表示该工件50的圆度合格。通过截取三维立体图的高度方向中部的横截面，并计算该横截面的直径及圆度，这样能够保证圆度检测的准确性。

具体地，在本实施例中，该工件50为拼块式定子铁芯，拼块式定子铁芯的顶部与底部设有压板。拼块式定子铁芯的高度为80mm，截取工件距离压板39mm～41mm位置处的横截面，并计算该横截面的直径及圆度，进而得出拼块式定子铁芯的圆度。

进一步地，显示器33与控制器31通信连接，通过设置显示器33，并将显示器33通信连接至控制器31，这样显示器33能够显示并记录传感器32的测量结果。同时，显示器33能够显示工件50的三维立体图，以便于工作人员直观掌握工件50的三维立体图，并对三维立体图进行圆度检测操作。

在一个实施例中，圆度检测系统还包括支架34及固定架40，传感器32安装于支架34，旋转工作台10、驱动机构20与支架34安装于固定架40。具体地，支架34设于旋转工作台10的一侧，传感器32安装于支架34，并且传感器32的测量头朝向旋转工作台10，以对旋转工作台10上的工件50进行测量。通过设置固定架40，便于固定安装旋转工作台10、驱动机构20及传感器32。在本实施例中，传感器32固定于工件50的一侧并平行于工件50的侧面。

进一步地，固定架40包括第一安装板41、第二安装板42及支撑柱43，第一安装板41设于第二安装板42的上方，支撑柱43的一端连接于第一安装板41的底部，支撑柱43的另一端连接于第二安装板42的顶部。安装时，将旋转工作台10可旋转地安装于第一安装板41，支架34安装于第一安装板41；将驱动机构20安装于第二安装板42，结构简单，安装方便。

具体到本实施例中，支撑柱43设有四根，四根支撑柱43分别设于第一安装板41与第二安装板42的四角处。当然，支撑柱43的数量与位置可以根据实际需求进行设置，不以此为限。

在一个实施例中，上述的传感器32为激光位移传感器、磁感位移传感器、接触式位移传感器、图像传感器中的一种。在本实施例中，传感器32为激光位移传感器，激光位移传感器设于工件50的一侧，并且激光位移传感器与工件50之间的距离为200mm。结合旋转工作台10、驱动机构20及控制器31对激光位移传感器的圆度检测原理进行说明，具体如下：工件50放置于旋转工作台10，驱动机构20驱动旋转工作台10旋转一周，进而带动安装于旋转工作台10的工件50旋转一周。激光传感器32的半导体激光器通过镜头射向被测工件的表面，接收器透镜聚焦目标反射的光线并聚焦到感光元件。在被测工件旋转的过程中，被测工件的表面与激光传感器32之间的距离会实时发生变化，这种变化使接收器透镜的反射光的角度也会随之改变，光线聚焦在感光元件上的位置也会有所不同，从而使激光传感器32测量得到被测工件表面连续轮廓形状及尺寸。

参阅图3，图3示出了本发明一实施例中的圆度检测方法的流程图，本发明一实施例提供了的圆度检测方法，包括：

s1：建立原始数模：带动标准工件旋转一周，对标准工件进行测量得到若干组轮廓变化数据，根据若干组轮廓变化数据得到标准工件的三维立体图，截取三维立体图的横截面，并计算得出横截面的直径，进而得出横截面的圆度。

具体地，驱动机构20带动标准工件旋转一周，传感器32对标准工件进行测量得到若干组轮廓变化数据，控制器31根据若干组轮廓变化数据得到标准工件的三维立体图。控制器31截取该三维立体图的横截面，并计算该横截面的任意一条直径，得出最大半径与最小半径，通过计算最大半径与最小半径的差值便可得到工件50的圆度。

s2：检测被测工件圆度：带动被测工件旋转一周，对被测工件进行测量得到若干组轮廓变化数据，根据若干组轮廓变化数据得到被测工件的三维立体图，并将该三维立体图匹配到标准工件的参考坐标系；

具体地，驱动机构20带动被测工件旋转一周，传感器32对被测工件进行测量得到若干组轮廓变化数据，控制器31根据若干组轮廓变化数据得到被测工件的三维立体图，并将被测工件的三维立体图匹配到标准工件的参考坐标系。通过将被测工件的三维立体图匹配到标准工件的参考坐标系中，这样能够消除被测工件位置偏差的问题。

s3：对比被测工件的三维立体图与标准工件的三维立体图，根据标准工件的三维立体图，对被测工件的若干组数据进行自动补偿校正；

具体地，控制器31对被测工件的三维立体图与标准工件的三维立体图进行对比，这样可以对测量过程中的工件50夹装偏差进行自动识别并补偿校正，以保证测量的精度，从而确保圆度检测的准确性。

s4：截取被测工件补偿校正后的三维立体图的横截面，并计算得出横截面的直径，进而得出横截面的圆度。

具体地，控制器31截取被测工件补偿校正后的三维立体图的横截面，并计算该横截面的任意一条直径，得出最大半径与最小半径，通过计算最大半径与最小半径的差值便可得到工件50的圆度。

上述圆度检测方法，首先，获取标准工件的若干组轮廓变化数据，根据若干组轮廓变化数据得出标准工件的三维立体图，截取三维立体图的横截面，并计算得出横截面的直径及圆度。然后，获取被测工件的若干组轮廓变化数据，根据若干组轮廓变化数据得到被测工件的三维立体图。通过将被测工件的三维立体图与标准工件的三维立体图进行对比，并对被测工件的若干组数据进行自动补偿校正。截取被测工件补偿校正后的三维立体图的横截面，计算该横截面的直径及圆度，进而得出工件50的直径及圆度采用本方案的圆度检测方法，使得圆度检测的精度高，误差小。

在一个实施例中，在标准工件的外表面设置第一测物标点，获取第一测物标点的坐标。分段测量标准工件，根据分段测量得到的若干组轮廓变化数据得出分段图像，分析分段图像与纹理，并结合第一测物标点的坐标，合成得到标准工件的三维立体图。可以理解的是，第一测物标点随机地设置在标准工件的外表面，并且在传感器32检测的过程中，第一测物标点能够产生响应直接传输数据到控制器31。通过对标准工件进行分段测量，能够解决传统的圆度检测系统无法测量直径较大的工件50的问题，并且分段后传感器32每次测量的尺寸较小，这样也能够解决工件50尺寸大、精度低的问题。

具体地，在减速电机21与分度传动组件22的共同作用下，标准工件做间歇式的停动。在标准工件停顿的过程中，传感器32对标准工件进行高速测量，这样传感器32能够对标准工件进行分段测量。

在一个实施例中，在被测工件的外表面设置第二测物标点，获取第二测物标点的坐标。分段测量被测工件，根据分段测量得到的若干组轮廓变化数据得出分段图像，分析分段图像与纹理，并结合第二测物标点的坐标，合成得到被测工件的三维立体图。可以理解的是，第二测物标点随机地设置在被测工件的外表面，并且在传感器32检测的过程中，第二测物标点能够产生响应直接传输数据到控制器31。通过对被测工件进行分段测量，能够解决传统的圆度检测系统无法测量直径较大的工件50的问题，并且分段后传感器32每次测量的尺寸较小，这样也能够解决工件50尺寸大、精度低的问题。

具体地，在减速电机21与分度传动组件22的共同作用下，被测工件做间歇式的停动。在被测工件停顿的过程中，传感器32对被测工件进行高速测量，这样传感器32能够对被测工件进行分段测量。

在一个实施例中，横截面为三维立体图的高度方向中部的横截面。应当理解的是，三维立体图的高度方向中部的横截面也就是工件50在高度方向中部的横截面，通过计算该横截面的直径及圆度以表示工件50的直径及圆度。若该横截面的圆度合格，则表示该工件50的圆度合格。通过截取三维立体图的高度方向中部的横截面，并计算该横截面的直径及圆度，这样能够保证圆度检测的准确性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。