[发明专利]一种四轴视觉测量装置中的转台中心位置的标定方法

摘要

本发明设计并提供了一种四轴视觉测量装置中的转台中心位置的标定方法，该方法所依托的四轴视觉测量装置由工作台、转台、图像采集装置、相机姿态调整座和三坐标移动机构组成，具有X、Y、Z三个直线轴和一个回转轴A。该方法借助于硬质合金钢制成的长方体标定块，通过三坐标移动机构的空间直线运动和转台的回转运动，完成不同角度位置处的标定块边缘以及转台台面的上边缘的图像采集，同时记录各个直线轴的光栅尺读数，最后通过图像处理技术并结合标定块的厚度尺寸，解算得到转台中心在四轴视觉测量装置的机器坐标系O‑XYZ中的三维空间坐标(X0,Y0,Z0)，完成转台中心位置的标定。

主权项

1.一种四轴视觉测量装置中的转台中心位置的标定方法，其目的是标定出转台(2)的中心OR在四轴视觉测量装置的机器坐标系O‑XYZ中的位置，即确定OR在O‑XYZ中的三维空间坐标(X0,Y0,Z0)。该方法所基于的四轴视觉测量装置包括工作台(1)、转台(2)、图像采集装置(3)、相机姿态调整座(4)和三坐标移动机构(5)。该四轴视觉测量装置具有X、Y、Z三个直线轴和一个回转轴A，X、Y、Z三个直线轴集成在一起，而回转轴A单独布置。所述四轴视觉测量装置的X、Y、Z三个直线轴的运动由三坐标移动机构(5)来实现，而回转轴A的运动由转台(2)来实现。三坐标移动机构(5)安装在工作台(1)上，X轴和Y轴的运动方向位于水平面内，而Z轴的运动方向位于竖直方向，并且符合右手定则；各个直线轴均配备有气浮导轨和光栅尺，以确保各个直线轴的运动平稳性和位移精度；相机姿态调整座(4)安装于三坐标移动机构(5)的Z轴的移动末端，并将图像采集装置(3)安装在相机姿态调整座(4)上，并且通过调节相机姿态调整座(4)使图像采集装置(3)的成像光轴方向与三坐标移动机构(5)的X轴方向平行；转台(2)的底座固定在工作台(1)上，并使转台(2)位于三坐标移动机构(5)的Y轴行程的中间位置；转台(2)内置圆光栅尺，以实现各个转角位置的精确测量和反馈。所述四轴视觉测量装置的机器坐标系O‑XYZ为空间直角坐标系，其X、Y和Z坐标轴的方向分别与该装置的三个直线轴的方向相同，而原点O则位于四轴视觉测量装置的各个直线轴的回零位置；通过机械调整，使转台(2)的轴线(7)与四轴视觉测量装置的Z轴方向平行，即轴线(7)在O‑XYZ中的单位方向向量为(0,0,1)。一种四轴视觉测量装置中的转台中心位置的标定方法，其特征在于，该方法是通过如下步骤实现的：步骤一：转台(2)转动到0°位置，将由硬质合金钢制成的长方体标定块(6)放置在转台(2)的台面上，并对标定块(6)的位置进行机械调整，使标定块(6)的厚度L所在的方向与机器坐标系O‑XYZ的X坐标轴方向平行，调整好标定块(6)的位置后将标定块(6)固定；步骤二：由三坐标移动机构(5)带动图像采集装置(3)对焦于标定块(6)的表面，然后沿着Y轴移动，使标定块(6)的一侧边缘出现在图像采集装置(3)的视场中，并进一步调整Y轴的运动，使标定块(6)的该边缘处于图像采集装置(3)的视场中心，采集此时该边缘在视场中的图像，并记录此时X、Y两个直线轴的光栅尺读数为X1、Y1；步骤三：转台(2)转动到180°位置，由三坐标移动机构(5)带动成像装置(3)对焦于标定块(6)的表面，然后沿着Y轴移动，使与步骤二中标定块(6)的那一侧边缘相对应的边缘出现在图像采集装置(3)的视场中，并进一步调整Y轴的运动，使标定块(6)的该边缘处于图像采集装置(3)的视场中心，采集此时该边缘在视场中的图像，并记录此时X、Y两个直线轴的光栅尺读数为X2、Y2；步骤四：由三坐标移动机构(5)带动图像装置(3)对焦于转台(2)台面的上边缘，然后沿着Z轴移动，使转台(2)台面的上边缘处于图像采集装置(3)的视场中心，采集此时该边缘在视场中的图像，并记录此时Z直线轴的光栅尺读数为Z3；步骤五：通过标定块(6)的厚度L和以上记录的X1、Y1、X2、Y2与Z3，计算出转台(2)的中心OR在四轴视觉测量装置的机器坐标系O‑XYZ中的三维空间坐标(X0,Y0,Z0)，完成转台(2)中心位置的标定，计算公式如下：Z0＝Z3。