[发明专利]一种用于导管法兰端面视觉检测的柔性测量工装及其标定方法

权利要求书

1.一种使用柔性测量工装的标定方法，采用的柔性测量工装包括顶盖（7）、与顶盖配合的底座（3），顶盖具有盖面，而底座具有与盖面向背的背面、顶盖盖面上设有卡爪（15）；底座（3）上设有用于法兰上圆孔周向定位的滑块，包括上滑块（13）和下滑块（14）的连接，滑块两侧面分别包容在顶盖（7）和底座（3）中的导槽（8）内；底座（3）与下滑块（14）背对盖板的一面上设有若干随机放置的标记点，标记点包括编码点与非编码点，经标定后可获得一个测量工装坐标系，其X轴正向为滑块移动方向，与导管夹紧后即为法兰上其中一个圆孔的周向位置，根据这个周向位置便可确定法兰的周向安装精度；坐标Z轴正向为测量工装底座平面的法向，与导管夹紧后即可确定法兰端面的法向；坐标XY平面为测量工装顶盖的上平面，与导管夹紧后即为法兰端面，由于测量工装的自定心结构，因此原点O即为法兰端面的中心；

其特征在于，包括如下步骤：

（1）提供一个带圆孔上面贴有标记点的辅助标定板，将柔性测量工装上的卡爪夹紧在辅助标定板上的圆孔内，利用事先标定好的视觉测量系统测量辅助标定板和测量工装上的标记点三维坐标，并对标记点中的编码点解码；松开测量工装，将其顺时针旋转后再次装夹，视觉测量系统再次测量标记点的三维坐标，每次旋转角度不小于20°，至少旋转3次后结束；

（2）将步骤（1）获得的每一测量位置下的视觉标记点分为运动点与不动点，辅助标定板上的标记点视为不动点，柔性测量工装上的点视为运动点；根据辅助标定板上的不动点的三维坐标进行配准，从而使柔性测量工装上的多组运动点变换到同一坐标系下；

（3）利用坐标变换后的辅助标定板上的不动点拟合平面P，并输出该平面的法向量n；从坐标变换后的柔性测量工装上的运动点中找出相同编号的编码点分别归为一组，每一组数据拟合圆获得其圆心坐标；舍弃误差大的离群圆心坐标，求得剩余的圆心坐标均值(U,V)；

（4）将柔性测量工装的用于法兰上圆孔周向定位的滑块插入导槽内，滑块每移动一段距离后，采用视觉测量系统测量标记点的三维坐标，并对标记点中的编码点解码；移动次数不少于2，移动距离为导槽长度除以移动次数，直到滑块走完导槽的全部距离结束；

（5）将步骤（4）获得的每一测量位置下的视觉标记点分为运动点与不动点，底座上的点视为不动点，滑块上的点视为运动点；根据底座上的不动点的三维坐标进行配准，从而使滑块上的多组运动点变换到同一坐标系下；对坐标变换后的标记点进行处理、分析，舍弃误识别的点，得到滑块上的真实运动点集；

（6）滑块上的运动点集经过直线拟合后得到滑块运动所在直线L，并输出其方向向量τ；

根据步骤（3）（6）中的输出值构建测量工装坐标系，该坐标系的X轴正向为滑块移动方向向量τ，Z轴的正向为测量工装底座平面的法向量n，XY平面为辅助标定板上的不动点拟合的平面P，原点O为圆心坐标均值(U,V)。

2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于：所述顶盖内设置三爪联动卡盘，所述卡爪（15）为三爪联动卡盘包含的卡爪；三爪联动卡盘还包括圆凸台螺母（9）、卡爪（15）、设置有平面螺纹的丝盘（17）、转轴（1）、把手（2）、轴承（19）；卡爪（15）两侧面包容在顶盖（7）中的导槽（8）内，该导槽（8）由顶盖中心内向外延伸，卡爪（15）沿该导槽（8）向内或向外直线移动，卡爪（15）的下方为多个卡脚（16），卡脚（16）伸到丝盘（17）的螺旋槽（18）内；丝盘（17）中心为一正方形槽（4），与转轴（1）的正方形花键（20）配合。

3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于：上滑块（13）前方有一螺纹孔（11），螺钉（11）拧紧在螺纹孔中，螺钉（11）与圆凸台螺母（9）配合。

4.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于：丝盘（17）上有三条周向位置相隔120°形状完全相同的螺旋槽（18）。

5.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于：丝盘（17）上的螺旋槽（18）的螺旋线任意一点处的法线与到圆心连线的夹角不得大于丝盘的材料与卡爪的材料之间的自锁角。