[发明专利]一种基于立体标定块的五轴平台系统标定方法

权利要求书

1.一种基于立体标定块的五轴平台系统标定方法，用于五轴运动机构的参数标定，待标定的运动机构至少包括三个平移坐标轴和两个旋转坐标轴；其特征在于：在五轴运动载体上设置至少两个光学传感器；在平台治具上放置至少一个立体标定块；利用RT矩阵计算方法建立起笛卡尔空间坐标系模型，以笛卡尔空间坐标系模型为基础对标定块各个检测面上建立起运动学模型；以被测运动机构的安装初始位置为基准，通过求解RT矩阵与安装初始位置之间的数值最优解以获得被测运动机构的各项参数；

三个平移坐标轴分别为X、Y、Z轴，两个坐标旋转轴分别为：绕X轴或Y轴旋转的A轴、绕Z轴旋转的C轴；所述C轴在A轴上方，C轴随A轴的旋转一起运动，C轴被称为从轴，A轴被称为主轴；将X、Y、Z、A、C每个轴视为一个向量，向量被描述为向量过空间的一点P＝(x、y、z)^T和向量方向V＝(v_x、v_y、v_z)^T，根据各个向量的参数计算整个系统的RT矩阵；向量的参数计算方法：

第一、在X、Y、Z、A、C轴中选择一个轴设为第一基准轴；

第二、以第一基准轴定标，利用立体标定块的一个水平面确定该水平面内垂直坐标系中除第一基准轴以外的轴作为第二基准轴；

第三、以上述的两个基准轴定标，利用立体标定块的一个垂直面，并标定该垂直体系中的第三基准轴；

第四、确定绕第三基准轴转动的第四基准轴，标定第四基准轴的方向向量：通过在工作平台上放置立体标定块，一侧垫高使标定块呈α角度倾斜，旋转第四基准轴，取若干张光学数据，计算每次的标定块水平面的法向量，得到一个锥体，锥尖到锥底面的向量即为第四基准轴法向量；

第五、计算第四基准轴经过的空间一点：移动被测机构的测头端至测量平面，使测头读数为0，可得第四基准轴的纵向标；标定块水平放置，让第四基准轴旋转一圈，采集标定体的测量数据，计算圆柱数据的旋转中心的平面坐标，综合得到第四基准轴上的一点三维坐标；

第六、利用标定体的垂直面，按第四步及第五步的方法标定绕第一基准轴或第二基准轴旋转的第五基准轴；

第七、利用上述得到的五个基准轴系统的5个向量数据，计算RT矩阵。