[发明专利]一种全息干涉四轴测量设备旋转轴的标定方法

说明书

一种全息干涉四轴测量设备旋转轴的标定方法，解决利用标准球的圆心拟合误差大，转轴标定不准确问题，该方法借助于双目立体视觉图像传感器和带有标准点的平面靶标实现，方法是：1采集一组不同位置平面靶标图片，2全息干涉传感器获得一组不同位置平面靶标三维点云数据，3平面靶标的平面拟合，4得一组拟合平面的向量和该拟合平面的旋转圆心确定旋转轴线的标定值，5求解两个坐标系之间的旋转矩阵R和平移向量T，6坐标统一完成旋转轴的标定。本发明标定方法精度和效率高。

技术领域

本发明属于精密测量领域，具体涉及一种全息干涉四轴测量设备旋转轴标定方法。它可为全息干涉传感器和四轴测量设备构成的精密测量系统提供一种高效精密的转轴标定方法。

技术背景

非接触测量是对复杂零部件测量的最佳测量方法，如航空发动机的叶片是决定航空发动机能量转换效率、运行安全和使用寿命的核心零件，据统计，航空发动机约30%的工作量来自叶片的加工制造，因其具有型面复杂、薄而扭曲、前后缘半径尺寸微小（最小直径小于0.1mm）、制造检测精度要求高、特征尺寸多、数量庞大等技术特点。准确、可靠、高效地检叶片加工制造质量，一直是先进制造领域的前沿难点问题。叶片的测量主要采用样板测量法、三坐标测量法和光学测量法。样板制造成本高、难度大；三坐标测量法成本高、耗时。光学测量法是近年来发展起来的新方法，在叶片测量领域得到越来越广泛的应用。基于光点的三角法和全息干涉等点光源测量技术（光斑直径最小可达3.5μm），具有可以测量高反光表面的能力、不需要半径补偿，配合精密运动控制系统，在测量路径规划后可以实现高曲率、小半径特征精确测量，测量精度高。全息干涉测量是基于四轴测量设备实现，四轴测量设备具有三个直线轴和一个旋转轴，旋转台带到被测量物体绕旋转轴进行360^。旋转来完成物体的完整数据测量。为了实现高精度的测量（测量后的数据不分层，精度高），采用全息干涉等点光测距传感器进行测量前必须对测量设备的旋转轴进行标定。

现有技术中，进行旋转轴标定时通常采用在传感器前放置一个标准球，旋转台带动标准球进行旋转，通过传感器获得每一个旋转位置的球表面数据。应用每一个位置的球面数据进行球心拟合，再用所有的球心进行平面拟合和旋转中心拟合。我们所要标定的转轴就是计算出来的转动中心和垂直于拟合平面的一个法向量。四轴测量设备进行球心拟合的球面数据十分耗时；更为严重的是由于测量原理的限制获得的球面数据仅为部分球冠，圆心拟合误差大，造成转轴标定不准确，大大降低测量精度。

为此，发明一种精密高效的转轴标定装置与方法，为应用成本低廉的全息干涉传感器实现复杂零部件，如发动机叶片360^。完整测量提供一种有效的技术手段是十分必要的。

发明内容

本发明为解决基于全息干涉测距传感器和四轴测量设备构成的系统在测量复杂曲面零部件，如叶片时四轴测量设备的旋转轴标定耗时，精度差的问题，本发明公开全息干涉四轴测量设备旋转轴的标定方法，基于全息干涉测距传感器实现复杂曲面零部件，如叶片360^。完整测量的旋转轴快速精密标定方法。完成叶片型面和细节，如叶片进排气边缘、叶根和榫头的准确点云数据获取，方法具有成本低、速度快、精度高等特点。

本发明实现发明目是基于一种用于旋转轴标定的辅助装置实现，辅助装置包括1-1和1-2两台CCD相机及镜头、万向云台2、三角架3，平面标靶4和用于固定及调整平面标靶角度的底座5，将底座5国定在四轴测量设备的旋转台6上，实施对旋转台6旋转轴的的标定。

一种全息干涉四轴测量设备旋转轴的标定方法，该方法借助于双目立体视觉图像传感器和带有标准点的平面靶标实现对全息干涉四轴测量系统旋转轴的标定，该方法由以下步骤实现：