[发明专利]一种转台回转中心的空间坐标确定方法

说明书

本发明提供了一种转台回转中心的空间坐标确定方法，该方法所基于的视觉坐标测量系统由工作台、转台、成像装置、姿态调整机构和三维移动桥架组成，具有三个直线运动轴X、Y、Z和一个回转运动轴A。该方法借助于由硬质合金钢制成的长方体标定块，并通过三维移动桥架的空间直线运动和转台的回转运动，完成不同角度位置处的标定块边缘的图像采集，同时记录各个直线运动轴的光栅尺读数，最后通过图像处理技术并结合标定块的厚度和高度尺寸，解算得到转台的回转中心在多轴视觉坐标测量系统的机器坐标系中的三维空间坐标。本发明原理简单、应用方便，解决了回转体零件的多轴视觉坐标测量中的关键问题，具有很大的可实施性和实际应用价值。

技术领域

本发明是一种转台回转中心的空间坐标确定方法，属于测量与测试技术领域。

背景技术

在航空、航天、兵器和船舶等众多工业领域中，回转体零件在各类零件中占有很大的比重。一般说来，回转体零件是指其形状特征符合回转体特点的机械零件，尽管回转体零件的结构与尺寸因其用途不同而各异，但对其结构与尺寸参数的检测和控制却具有很高的要求，这是因为许多回转体零件都是机械设备中的关键组成部分，它们的形位误差和制造精度会对其装配和使用性能产生很大影响，不仅会影响到接触表面的配合性质，还会影响到旋转部件的振动、噪声、回转精度和使用寿命等。

因此，对回转体零件进行高精度、高效率和高一致性的检测，已经成为众多工业领域的迫切需求。目前，对于回转体零件的形位误差和制造精度的检测和控制，通常采用接触式的三坐标测量机来进行，虽然能够达到很高的检测精度，但由于采用了接触式的测量方式，导致效率低下，无法满足变批量回转体零件的检测需求。近年来，随着测量技术及其它相关学科的发展，机器视觉测量作为一种非接触式的测量手段和方法，可以解决传统测量手段难以或无法解决的多种问题，已经广泛应用于现代工业的各个领域。

机器视觉测量是将计算机视觉应用于几何元素与特征的测量和定位，把图像作为获取信息的手段，不仅具有非接触式测量技术的效率高、操作简便、机动灵活以及适应性强等优点，还具有成本低、可靠性高、信息丰富和实时性强等独特优点，因而被广泛应用于工业现场，现已成为工业测量领域研究的重要内容。同时，三坐标测量系统具有移动范围大、定位精确、通用性强等优点，可以作为机器视觉装置的移动载体，通过三个直线轴的移动来实现机器视觉装置的运动轨迹，从而将新型的机器视觉测量技术与传统的三坐标测量技术结合在一起，完成测量数据的获取。针对回转体零件的结构特点，单一方位的成像系统只能完成某一部分测量数据的获取，而要获取全部的测量数据，就需要在三个直线运动轴的基础上增加一个回转运动轴(第四轴)，即转台。通过转台的配合来实现被测物体的不同方位的测量，以获得完整的测量数据，并提高测量效率。在实际应用过程中，首先通过机械调整使转台的回转轴线与三坐标测量系统的Z轴之间相互平行，因而转台每旋转到一个角度位置，被测回转体零件上的这一部分测量数据只需要经过简单的平移、旋转等坐标变换就可以得出该数据在旋转之前的数值。通过转台的连续旋转，最终可以拼接出被测回转体零件的全部测量数据。这个过程主要通过对转台进行实际回转轴线的原点位置参数的标定并辅以准确的数据整合算法来实现，这就需要确定出转台的回转中心在三坐标测量系统的机器坐标系中的空间位置，即确定出转台的回转中心的三维空间坐标。目前，对于四轴视觉坐标测量系统中的转台回转中心的空间坐标确定这个难题，尚无有效且可靠的解决方法。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计并提供了一种转台回转中心的空间坐标确定方法，其目的是确定转台2的回转中心O_R在视觉坐标测量系统的机器坐标系O-XYZ中的三维空间坐标(X₀,Y₀,Z₀)。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：