[发明专利]一种多自由度靶标装置及基准坐标系的建立方法

权利要求书

1.一种多自由度靶标装置，其特征在于，包括底座(1)、多自由度调整机构(2)和基准靶标(3)，所述多自由度调整机构(2)安装于所述底座(1)，所述基准靶标(3)固定于所述多自由度调整机构(2)；所述基准靶标(3)为硬质合金钢材料，其形状为立方体。

2.根据权利要求1所述的多自由度靶标装置，其特征在于，所述基准靶标(3)的各个表面均为光滑、平整、纹理均匀的亚光表面。

3.根据权利要求2所述的多自由度靶标装置，其特征在于，所述基准靶标(3)的各个表面的平面度误差均≤2μm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的多自由度靶标装置，其特征在于，所述基准靶标(3)的各条棱边均为锋利、连续且完整的直边。

5.根据权利要求1所述的多自由度靶标装置，其特征在于，所述多自由度调整机构(2)包括一维手动角位台A(21)、一维手动角位台B(22)、一维手动旋转台(23)、多个锁紧螺母(24)及多个调节手柄(25)，所述基准靶标(3)安装于所述一维手动旋转台(23)；

所述一维手动角位台A(21)、所述一维手动角位台B(22)依次叠加安装且分别用于在对应的所述调节手柄(25)带动下调整所述基准靶标(3)绕X轴的转动角度α和绕Y轴的转动角度β，并通过对应的所述锁紧螺母(24)进行位置锁紧；

所述一维手动旋转台(23)叠加安装于所述一维手动角位台A(21)或所述一维手动角位台B(22)且用于在对应的所述调节手柄(25)带动下调整所述基准靶标(3)绕Z轴的转动角度γ，并通过对应的所述锁紧螺母(24)进行位置锁紧。

6.根据权利要求1所述的多自由度靶标装置，其特征在于，还包括防护罩(4)，所述防护罩(4)罩设于所述底座(1)、所述多自由度调整机构(2)及所述基准靶标(3)。

7.根据权利要求6所述的多自由度靶标装置，其特征在于，所述防护罩(4)为透明材质的立方体中空壳体。

8.根据权利要求6或7所述的多自由度靶标装置，其特征在于，所述防护罩(4)的防护罩前表面(41)上开设有窗口(411)。

9.根据权利要求6所述的多自由度靶标装置，其特征在于，所述防护罩(4)用于固定在影像坐标测量系统的工作台上。

10.一种基于权利要求1-9中任一项所述的多自由度靶标装置的基准坐标系的建立方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

确定基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S的X_S轴、Y_S轴和Z_S轴的正方向分别与影像坐标测量系统的机器坐标系O-XYZ的X轴、Y轴和Z轴的正方向相同；

控制所述影像坐标测量系统的X轴、Y轴和Z轴带动工业影像测头(5)运动，当基准靶标前表面(31)处于所述工业影像测头(5)的物方焦平面上时，确定X直线运动轴的光栅尺读数为基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S原点O_S的X_S0坐标分量；

锁住X轴并沿Y轴方向移动所述工业影像测头(5)，当基准靶标前棱边(35)处于所述工业影像测头(5)的视场时，依据Y直线运动轴的光栅尺读数、所述绝对位置靶标前棱边(35)的图像坐标与图像中心坐标之间的像素距离，确定基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S原点O_S的Y_S0坐标分量；

锁住X轴并沿Z轴方向移动所述工业影像测头(5)，当基准靶标上棱边(34)出现于所述工业影像测头(5)的视场时，依据Z直线运动轴的光栅尺读数、所述绝对位置靶标上棱边(34)的图像坐标与图像中心坐标之间的像素距离，确定基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S原点O_S的Z_S0坐标分量；

依据X_S轴、Y_S轴和Z_S轴的正方向以及解算出的原点O_S的三维坐标(X_S0,Y_S0,Z_S0)，建立基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S。