[发明专利]一种快速确定偏折测量系统中各部件几何位置的标定方法

权利要求书

1.一种快速确定偏折测量系统中各部件几何位置的标定方法，其特征在于，该测量系统包括卡盘(1)、相机(2)和屏幕(3)，所述卡盘(1)的顶部活动安装有标准件主体(4)，所述标准件主体(4)的顶部固定连接有标准镜面(5)，所述标准镜面(5)的平面度优于λ/5PV，且该标准件主体(4)和标准镜面(5)外圆同轴，所述标准镜面(5)的外部且位于标准件主体(4)的顶部固定连接有黑色圆斑(6)，所述黑色圆斑(6)在标准件主体(4)上的位置和直径已知，其中一个特征斑较小，直径是其他圆斑的2/3倍，镜面坐标系的xOy平面建立在标准镜面(5)处，原点在标准镜面(5)圆心，x轴设为小圆斑所在轴；

包括以下步骤：

1)用卡盘(1)夹持标准件主体(4)，调整已知内参的相机(2)和已知像素大小的屏幕(3)的位置，使得相机(2)能直接观测到屏幕(3)显示的图样；

2)屏幕(3)显示小尺寸圆点阵列，相机(2)直接拍摄标准镜面(5)反射的图样虚像，从图像中识别出镜面上的一圈黑色圆斑(6)，利用PnP法计算出相机(2)坐标系与镜面坐标系之间的旋转矩阵Rc2m与平移向量Tc2m；

3)建立屏幕(3)圆点阵列与相机(2)图样中圆点图像之间的对应关系，利用PnP法确定屏幕(3)虚像在相机(2)坐标系中的坐标，再利用镜面反射得到屏幕(3)的实际位置；

4)保持卡盘(1)不动，将标准件主体(4)换成实际测量的工件，同样夹持工件，由圆柱的中心轴可以确定工件在镜面坐标系中的横向位置，仅留下高度z一个未知量；

5)工件高度的优化计算，从相机中小圆点的重心像素进行光线追迹，经过工件的名义面形反射与屏幕平面相交得到像素坐标系(u,v)，设各圆点重心的实际像素坐标为(u’，v’)，将工件高度h作为变量，通过数值优化调整其数值：

采用Levenberg-Marquardt法进行迭代求解。