[发明专利]一种基于视觉测量的回转台中心轴线的原点位置标定方法

摘要

本发明提供一种基于视觉测量的回转台中心轴线的原点位置标定方法，该方法的步骤为：1、将由标定球和球杆组成的整体组件固定在回转台的台面上，并偏离回转台的中心轴线；2、使回转台转动到各个角度位置，并使三维移动桥架带动图像采集装置运动以对准标定球并且采集具有相同清晰程度和位置居中的标定球的图像，记录下此时每个位置处的X、Y、Z三个直线轴的光栅尺读数；3、对所记录的数据进行最小二乘拟合，进而解算得到回转台的中心轴线在视觉测量装置的机器坐标系中的原点坐标，从而确定其在机器坐标系中的空间位置。本发明原理简单、应用方便，解决了回转体零件视觉测量中的关键问题。

主权项

1.一种基于视觉测量的回转台中心轴线的原点位置标定方法，所述视觉测量装置包括工作台(1)、回转台(2)、图像采集装置(3)、相机安装座(4)和三维移动桥架(5)。该测量装置具有四个运动轴，分别为X、Y、Z三个直线轴和一个回转轴A，并且X、Y、Z三个直线轴集成在一起，而回转轴A单独布置。所述视觉测量装置的X、Y、Z三个直线轴的运动由三维移动桥架(5)来实现，而回转轴A的运动由回转台(2)来实现。三维移动桥架(5)安装在工作台(1)上，X轴和Y轴位于水平面内，而Z轴位于竖直方向，并且符合右手定则；各轴均配备有气浮导轨和光栅尺，以确保各轴的运动平稳性和位移精度。相机安装座(4)固定在三维移动桥架(5)的Z轴的移动末端上，图像采集装置(3)安装在相机安装座(4)上，并且通过位姿调整使图像采集装置(3)的成像光轴与三维移动桥架(5)的X轴方向平行。回转台(2)的底座固定在工作台(1)上，并使回转台(2)位于三维移动桥架(5)的Y轴行程的中间位置；通过机械调整使回转台(2)的中心轴线(8)与视觉测量装置的Z轴平行；回转台(2)内置圆光栅尺以实现各个回转角度位置的精确测量。该种基于视觉测量的回转台中心轴线的原点位置标定方法的特征在于：该方法的步骤如下：步骤一、将标定球(7)和球杆(6)组合在一起并固定在回转台(2)的台面上，球杆(6)垂直安装在回转台(2)的台面上，而标定球(7)固定在球杆(6)的顶端，并且球杆(6)的安装位置偏离回转台(2)的中心轴线(8)；步骤二、使回转台(2)转动到0°位置处，即δ0位置，然后由三维移动桥架(5)带动图像采集装置(3)运动到成像位置，使图像采集装置(3)对准标定球(7)并且能够拍摄到达到规定清晰程度且位置居中的标定球(7)的图像，记录此位置处的三维移动桥架(5)中的X、Y和Z三个直线轴的光栅尺读数(X0,Y0,Z0)，记为P0；步骤三、使回转台(2)继续依次转到δi位置处，i＝1,2,…,N‑1，N≥3，N为整数，并且每次旋转的角度相同，该角度为δ＝360°/N；步骤四、在每个旋转位置δi处，通过图像采集装置(3)对准标定球(7)并进行拍摄，得到与δ0位置处的清晰程度相同且位置居中的标定球(7)的图像，依次记录每个位置处的三维移动桥架(5)中的X、Y和Z三个直线轴的光栅尺读数(Xi,Yi,Zi)，分别记为P1,P2,…,PN‑1，则P0,P1,…,PN‑1形成一个绕回转台(2)的中心轴线(8)的圆，而且P0,P1,…,PN‑1均位于与回转台(2)的中心轴线(8)垂直且与XOY平面平行的空间平面上；步骤五、提取出P0,P1,…,PN‑1的X坐标和Y坐标，即(X0,Y0),(X1,Y1),…,(XN‑1,YN‑1)。应用最小二乘法对(X0,Y0),(X1,Y1),…,(XN‑1,YN‑1)进行圆拟合，得到圆心的坐标为(XR,YR)，再取ZR＝Z0，则得到圆心在视觉测量装置中的机器坐标系O‑XYZ中的空间坐标为(XR,YR,ZR)，此圆心即为回转台(2)的中心轴线(8)的原点OR，则回转台(2)的中心轴线(8)的原点OR的坐标为(XR,YR,ZR)，从而确定中心轴线(8)的原点位置。