[发明专利]一种基于CCD相机对位装配系统的综合误差建模方法

摘要

本发明公开了一种基于CCD相机对位装配系统的综合误差建模方法，包括如下步骤：根据CCD相机对位装配系统建立系统拓扑链；在没有运动误差的理想状况下，预先计算得到基体零件组和目标零件组中各坐标系之间的变换矩阵，计算得到基体零件和目标零件在参考坐标系下的位置向量P₃₁、P₆₁、方向向量U₃₁、U₆₁；在存在运动误差的状况下，考虑线性轴间的垂直度误差，并将CCD相机镜头的误差转换到目标零件和基体零件坐标系下，计算得到基体零件和目标零件在参考坐标系下的位置向量为P₃和P₆；基体零件和目标零件在参考坐标系下的方向向量为U₃和U₆；获得基体零件以及目标零件在参考坐标系下的位置误差向量分别为ΔP₃＝P₃‑P₃₁、ΔP₆＝P₆‑P₆₁和方向误差向量分别为ΔU₃＝U₃‑U₃₁、ΔU₆＝U₆‑U₆₁。

主权项

1.一种基于CCD相机对位装配系统的综合误差建模方法，所述CCD相机对位装配系统包括隔振台以及安装在隔振台上的基体零件组、目标零件组以及CCD相机组，在所述隔振台上建立一个参考坐标系O‑xyz，其中基体零件组由自上而下的基体零件以及控制其位置的Z1方向运动平台、Y1方向运动平台和X1方向运动平台组成，目标零件组由自上而下的目标零件以及控制其位置的六自由度微动平台即PI台、Z2方向运动平台、Y2方向运动平台和X2方向运动平台组成，CCD相机组由CCD相机以及控制其位置的Z3方向运动平台、Y3方向运动平台和X3方向运动平台组成，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一、根据CCD相机对位装配系统建立系统拓扑链：从隔振台到基体零件为基体链，从隔振台到目标零件为目标链，从隔振台到CCD相机为相机链；并对隔振台、X1方向运动平台、Y1方向运动平台、基体零件、X2方向运动平台、Y2方向运动平台、目标零件、X3方向运动平台、Y3方向运动平台以及CCD相机均建立坐标系，并按照上述顺序对所建立的坐标系进行0～9的坐标序号编号；其中坐标系0即为参考坐标系；在系统拓扑链中具备6个线性轴，分别为：X1方向运动平台、Y1方向运动平台、X2方向运动平台、Y2方向运动平台、X3方向运动平台和Y3方向运动平台；并依据其坐标序号将各线性轴编号为轴1、轴2、轴4、轴5、轴7、轴8；步骤二、在没有运动误差的理想状况下，预先计算得到基体零件组和目标零件组中各坐标系之间的变换矩阵，将组成基体零件组的由下至上各组件对应的坐标系间转换矩阵相乘得到基体零件相对参考坐标系的变换矩阵将组成目标零件组的由下至上各组件对应的坐标系间转换矩阵相乘，得到目标零件相对参考坐标系的变换矩阵从中提取得到基体零件和目标零件在参考坐标系下的位置向量P₃₁、P₆₁、方向向量U₃₁、U₆₁；步骤三、在存在运动误差的状况下，预先获取各线性轴的线性位移误差、直线度误差、俯仰误差、滚转误差、偏摆误差，并预先计算获得轴1和轴2之间的垂直度误差、轴4和轴5之间的垂直度误差、轴7和轴8之间的垂直度误差，并获取各坐标系之间的坐标原点偏移量；利用上述各误差建立存在运动误差的状况下，基体零件和目标零件相对参考坐标系的变换矩阵考虑CCD相机的偏摆误差和俯仰误差，建立CCD相机的相对参考坐标系的变换矩阵其中θ_x、θ_y、θ_z分别为CCD相机在x方向的滚转误差、y方向的俯仰误差和z方向的偏摆误差；δ_x、δ_y、δ_z分别为CCD相机在x、y、z方向上的线性位移误差和直线度误差之和；的等效变换矩阵为利用分别与相乘获得基体零件和目标零件相对参考坐标系的综合变换矩阵，分别为和从中提取得到基体零件和目标零件在参考坐标系下的位置向量为和基体零件和目标零件在参考坐标系下的方向向量为和步骤四、获得基体零件在参考坐标系下的位置误差向量和方向误差向量分别为ΔP₃＝P₃‑P₃₁、ΔU₃＝U₃‑U₃₁；目标零件在参考坐标系下的位置误差向量和方向误差向量分别为ΔP₆＝P₆‑P₆₁、ΔU₆＝U₆‑U₆₁。