[發明專利]一種基于視覺測量的回轉臺中心軸線的原點位置標定方法

在審

• 申請號: 201811342595.3
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109596073A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 畢超;郝雪;朱亞潔;王東偉;房建國
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空精密機械研究所
• 主分類號: G01B11/27
• 分類號: G01B11/27;G01B11/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

1.一種基于視覺測量的回轉臺中心軸線的原點位置標定方法，所述視覺測量裝置包括工作臺(1)、回轉臺(2)、圖像采集裝置(3)、相機安裝座(4)和三維移動橋架(5)。該測量裝置具有四個運動軸，分別為X、Y、Z三個直線軸和一個回轉軸A，并且X、Y、Z三個直線軸集成在一起，而回轉軸A單獨布置。所述視覺測量裝置的X、Y、Z三個直線軸的運動由三維移動橋架(5)來實現，而回轉軸A的運動由回轉臺(2)來實現。

三維移動橋架(5)安裝在工作臺(1)上，X軸和Y軸位于水平面內，而Z軸位于豎直方向，并且符合右手定則；各軸均配備有氣浮導軌和光柵尺，以確保各軸的運動平穩性和位移精度。

相機安裝座(4)固定在三維移動橋架(5)的Z軸的移動末端上，圖像采集裝置(3)安裝在相機安裝座(4)上，并且通過位姿調整使圖像采集裝置(3)的成像光軸與三維移動橋架(5)的X軸方向平行。

回轉臺(2)的底座固定在工作臺(1)上，并使回轉臺(2)位于三維移動橋架(5)的Y軸行程的中間位置；通過機械調整使回轉臺(2)的中心軸線(8)與視覺測量裝置的Z軸平行；回轉臺(2)內置圓光柵尺以實現各個回轉角度位置的精確測量。

該種基于視覺測量的回轉臺中心軸線的原點位置標定方法的特征在于：該方法的步驟如下：

步驟一、將標定球(7)和球桿(6)組合在一起并固定在回轉臺(2)的臺面上，球桿(6)垂直安裝在回轉臺(2)的臺面上，而標定球(7)固定在球桿(6)的頂端，并且球桿(6)的安裝位置偏離回轉臺(2)的中心軸線(8)；

步驟二、使回轉臺(2)轉動到0°位置處，即δ₀位置，然后由三維移動橋架(5)帶動圖像采集裝置(3)運動到成像位置，使圖像采集裝置(3)對準標定球(7)并且能夠拍攝到達到規定清晰程度且位置居中的標定球(7)的圖像，記錄此位置處的三維移動橋架(5)中的X、Y和Z三個直線軸的光柵尺讀數(X₀,Y₀,Z₀)，記為P₀；

步驟三、使回轉臺(2)繼續依次轉到δ_i位置處，i＝1,2,…,N-1，N≥3，N為整數，并且每次旋轉的角度相同，該角度為δ＝360°/N；

步驟四、在每個旋轉位置δ_i處，通過圖像采集裝置(3)對準標定球(7)并進行拍攝，得到與δ₀位置處的清晰程度相同且位置居中的標定球(7)的圖像，依次記錄每個位置處的三維移動橋架(5)中的X、Y和Z三個直線軸的光柵尺讀數(X_i,Y_i,Z_i)，分別記為P₁,P₂,…,P_N-1，則P₀,P₁,…,P_N-1形成一個繞回轉臺(2)的中心軸線(8)的圓，而且P₀,P₁,…,P_N-1均位于與回轉臺(2)的中心軸線(8)垂直且與XOY平面平行的空間平面上；

步驟五、提取出P₀,P₁,…,P_N-1的X坐標和Y坐標，即(X₀,Y₀),(X₁,Y₁),…,(X_N-1,Y_N-1)。應用最小二乘法對(X₀,Y₀),(X₁,Y₁),…,(X_N-1,Y_N-1)進行圓擬合，得到圓心的坐標為(X_R,Y_R)，再取Z_R＝Z₀，則得到圓心在視覺測量裝置中的機器坐標系O-XYZ中的空間坐標為(X_R,Y_R,Z_R)，此圓心即為回轉臺(2)的中心軸線(8)的原點O_R，則回轉臺(2)的中心軸線(8)的原點O_R的坐標為(X_R,Y_R,Z_R)，從而確定中心軸線(8)的原點位置。