[发明专利]基于双显微相机主动运动的微球孔姿态测量方法

说明书

本发明属于显微视觉测量和控制领域，具体涉及一种基于双显微相机主动运动的微球孔姿态测量方法、系统、装置，旨在解决基于显微视觉的微球孔姿态测量方法测量精度无法满足需求的问题。本系统方法包括调整第一、第二显微相机的位置，使微孔的中心点在两台显微相机的图像坐标和光轴中心点的图像坐标一致；计算两台显微相机聚焦运动轴的运动误差；通过预设的运动修正方法得到两个相机运动机构修正后的运动量；根据修正后的运动量，计算微孔的姿态向量在两个相机运动机构的坐标系中的分解角及在微球调整平台的坐标系中的旋转角度；基于旋转角度，获取微孔的姿态单位向量。本发明提高了基于显微视觉的微球孔姿态测量方法的测量精度。

技术领域

本发明属于显微视觉测量和控制领域，具体涉及一种基于双显微相机主动运动的微球孔姿态测量方法、系统、装置。

背景技术

在一些带孔球形零件的微装配中，对微零件三维姿态的精确测量是完成装配任务的关键。测量微零件姿态的方法多是基于显微视觉的方法，一般包括单目测量和双目测量。单目测量微球孔姿态时，将相机安装在微球正上方，通过对微球与微孔的精确定位，计算出微球心与微孔心的空间相对位置关系，并由此计算出微球孔姿态(可参考文献：李迎,张大朋,刘希龙,徐德.基于单目显微视觉的微球姿态测量方法.自动化学报，第45卷第7期，第1281-1289页，2019)。双目测量微球孔姿态时，通过显微相机主动运动测量出微球球心到微孔的向量所在平面的法向量，利用两台显微相机测量出的两个平面的法向量叉乘，获得微球球心到微孔的姿态向量(可参考文献：Li F,Xu D,Zhang Z,Shi Y,Shen F.Posemeasuring and aligning of a micro glass tube and a hole on the microsphere.International Journal of Precision Engineering and Manufacturing,15(12):2483-2491,2014)。但测量结果皆不够精确，在一些场合下，如惯性约束核聚变的微靶制靶过程中，其测量方法无法满足测量精度要求。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有基于显微视觉的微球孔姿态测量方法测量精度无法满足需求的问题，本发明第一方面，提出了一种基于双显微相机主动运动的微球孔姿态测量方法，应用于基于双显微相机的微球孔姿态测量装置，该装置包括第一相机运动机构、第二相机运动机构、分别固设于所述第一相机运动机构、所述第二相机运动机构的第一显微相机和第二显微相机、第一支架、第二支架、隔振平台、微球调整平台、微球，所述微球上的微孔垂直向上，其特征在于，该方法包括：

步骤S100，调整所述第一显微相机、所述第二显微相机的位置，使所述微孔的中心点分别在两台显微相机的图像坐标和光轴中心点的图像坐标一致；

步骤S200，分别获取两台显微相机在调整过程中聚焦运动轴的运动量，并结合两台显微相机预标定的光轴方向向量与聚焦运动轴方向向量，计算两台显微相机聚焦运动轴的运动误差；所述聚焦运动轴为显微相机与所述隔振平台的平面成一定角度的坐标轴；

步骤S300，分别获取所述第一相机运动机构、所述第二相机运动机构的真实运动量，并结合所述运动误差，通过预设的运动修正方法得到两个相机运动机构修正后的运动量；

步骤S400，根据所述修正后的运动量，分别计算所述微孔的姿态向量在两个相机运动机构的坐标系中的分解角，并基于预设的转换矩阵，获取该姿态向量在所述微球调整平台的坐标系中的旋转角度；所述转换矩阵为基于所述微球调整平台的坐标系与两个相机运动机构的坐标系之间的旋转角度转换矩阵；

步骤S500，基于所述旋转角度，获取在所述微球调整平台的坐标系下的微孔的姿态单位向量。

在一些优选的实施例中，步骤S100中“使所述微孔的中心点分别在两台显微相机的图像坐标和光轴中心点的图像坐标一致”，其方法为：