[发明专利]一种全息干涉四轴测量设备旋转轴的标定方法

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于：该方法由以下步骤实现：步骤1.将平面靶标固定在四轴测量设备旋转轴带动的旋转台上，设置平面靶标的第一个位置W1，双目立体视觉图像传感器采集平面靶标位置W1的两幅图片，四轴测量设备旋转轴带动旋转台使平面靶标旋转规定的角度，使平面靶标处于第一个全息干涉测量位置W1‑1，全息干涉传感器对处于第一个全息干涉测量位置W1‑1的平面靶标实施扫描测量，获得平面靶标的三维点云数据，四轴测量设备旋转轴带动旋转台使平面靶标复位到第一个位置W1，双目立体视觉图像传感器再次采集复位后平面靶标位置W1的两幅图片；步骤2.转动旋转台，设置平面靶标的第二个位置W2，重复步骤1，双目立体视觉图像传感器分别获得平面靶标第二个位置W2转动前和复位后的四幅图片，全息干涉传感器获得平面靶标第二个全息干涉测量位置W2‑1的三维点云数据；步骤3.重复步骤2，设置平面靶标的第三个位置W3，双目立体视觉图像传感器分别获得平面靶标第三个位置W3转动前和复位后的四幅图片，全息干涉传感器获得平面靶标第三个全息干涉测量位置W3‑1的三维点云数据；步骤4. 基于步骤1，步骤2和步骤3，双目立体视觉图像传感器的相机1‑1和相机1‑2各采集了6幅图像，应用MATLAB视觉工具箱分别对相机1‑1和相机1‑2进行参数标定，利用相机1‑1和相机1‑2参数和提取平面靶标上特征点，对平面靶标上的特征点进行三维重建，分别重建出W1、W2、W3转动前和复位后6个位置平面靶标上三维特征点，利用所有的重建三维特征点分别进行第一个位置W1、第二个位置W2、第三个结构光测量位置W3转动前和复位后6个位置平面靶标的平面拟合；步骤5. 依据步骤4 重建出W1、W2、W3转动前和复位后6个位置平面靶标上同行上的三维特征点，拟合计算该行上的三维特征点的旋转圆心，6个位置平面靶标上同行上的三维特征点重建的每一行特征点的拟合平面，获得一组拟合平面的向量和该拟合平面的旋转圆心，求其平均值为旋转台旋转轴线的标定值；步骤6.利用步骤5旋转台轴线的初步标定值，分别对第一个位置W1、第二个位置W2 和第三个位置W3重建出来的三维标准点旋转到第一个全息干涉测量位置W1‑1、第二个全息干涉测量位置W2‑1 和第三个全息干涉测量位置W3‑1位置，与全息干涉传感器在同位置采集到的平面靶标的点云数据进行计算，获得平面靶标坐标系与四轴测量系统的坐标系直接的旋转和平移变换关系，求解两个坐标系之间的旋转矩阵R和平移向量T；步骤7. 利用步骤6求解的旋转矩阵R和平移向量T，将步骤5标定出来的旋转台旋转轴线变换到四轴全息干涉测量系统的坐标系内，完成旋转轴的标定。