[发明专利]一种利用视觉标定修正手动位移台误差的方法

说明书

本发明提供了一种利用视觉标定修正手动位移台误差的方法，包括：固定相机、位移台和标定板；标定相机；将位移台调至不同刻度并拍照；用视觉定位算法和工程参数分别计算各图像中标定板特征点的位移；对比视觉定位结果和参数计算结果，建立误差的模型并求解，从而修正位移台的误差。本发明提供了一种利用视觉标定修正手动位移台误差的方法，以解决目前尚无针对手动位移台的误差修正方法的问题，仅需相机与标定板，成本较低、操作相对简单，且有毫米以内的精度。按本发明可对常见的手动位移台误差进行建模和修正；对于本发明未提及的误差种类，本发明也提供了一种得到误差大小的手段，为建立误差模型并求解，从而修正误差提供了可能性。

技术领域

本发明涉及一种利用视觉标定修正手动位移台误差的方法。

背景技术

位移台是科学实验和工程中常用的空间位置调节设备，用来控制固定于其上的仪器在六个空间自由度下的位移，如平移、升降、旋转等。由于做工原因，位移台可能带有系统误差，使得调节的位移与实际位移不符，给实验结果造成不良影响，因此误差的修正对于位移台有重要的意义。

位移台可分为手动调节和电机调节两种。目前对于位移台误差修正的研究集中在电动位移台，即工作台或数控机床上，而对于手动位移台则尚无针对性的研究与发明。现有的修正电动位移台的方法需要光栅、激光干涉仪等高精度光学测量仪器的测量结果作为基准，但这样的仪器价格昂贵、操作复杂，考虑到手动位移台较低的精度和成本，不适合将其应用于手动位移台的误差修正。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对目前尚无修正手动位移台系统误差的方法的情况，提供了一种利用视觉标定修正手动位移台误差的方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种利用视觉标定修正手动位移台误差的方法，包括如下步骤：

步骤1，将要修正的手动位移台和相机分别固定于同一平面上，将标定板固定于位移台上；

步骤2，调节相机的焦距，使其可以对标定板进行清晰的成像，接着对相机进行标定；

步骤3，调节位移台至不同刻度，每调节一次就拍摄一张图像，并记下对应的刻度，以其中的一张图像A作为基准帧；

步骤4，用视觉标定算法计算出每张图像中标定板特征点相对于基准帧的位移t；

步骤5，用位移台和标定板的工程参数以及每次的刻度，计算出每张图像中标定板特征点相对于基准帧的位移m；

步骤6，将m和t进行对比，建立位移台的误差模型并求解，从而修正位移台的误差。

可选地，步骤1中，相机的光轴垂直于位移台边沿，标定板竖直固定于位移台上且与位移台边沿平行。

步骤1中所述的标定板为圆形标定板。

可选地，步骤3中，所述基准帧为将位移台调至中心刻度时拍摄的图像。

可选地，步骤4中所述标定板特征点为圆形标定板的每一个圆心。

可选地，当位移台为平移台或升降台时，步骤6中所述误差模型为线性误差，即：记s为位移台的刻度，t(s)和m(s)分别为步骤4所述位移t在位移方向上的维度和步骤5所述位移m在位移方向上的维度，t(s)和m(s)存在关系：t(s)＝a·m(s)+b，其中a，b分别为某一常数。进一步地，步骤6中所述建立位移台的误差模型并求解，包括：分别以m(s)和t(s)为横、纵坐标绘制散点图，记横轴为x轴，纵轴为y轴，观察到散点近似分布在一条偏离y＝x的直线上，对散点图用最小二乘法拟合直线，直线的系数为a和b，记基准帧的刻度为s₀，则对任意刻度s，实际的位移为as+(b-as₀)。