[发明专利]一种多轴视觉测量系统及俯仰台回转轴线位置的标定方法

说明书

本发明属于视觉测量技术领域，特别涉及一种多轴视觉测量系统及俯仰台回转轴线位置的标定方法。所述测量系统包括底座、俯仰台、工业成像装置、三维直线运动机构和标定块；所述三维直线运动机构安装在所述底座，所述工业成像装置安装在所述三维直线运动机构上，通过三维直线运动机构可实现工业成像装置在立体环境中进行位移；所述俯仰台安装在所述底座上，所述标定块设置在所述俯仰台上。本发明可以准确标定出俯仰台回转轴线的原点在多轴视觉测量系统的机器坐标系中的空间坐标。确定出俯仰台回转轴线的位置，有助于提高复杂形状零件的测量精度和测量效率，具有很大的实际应用价值。

技术领域

本发明属于视觉测量技术领域，特别涉及一种多轴视觉测量系统及俯仰台回转轴线位置的标定方法。

背景技术

近年来，随着设计与制造技术的飞速发展，越来越多的工业产品和机械零件(以下简称产品)等具有了复杂的结构、外形与型面特征，在提高产品的使用性能和用户体验的同时，也增加产品加工和检测的难度。为了确保产品的加工质量，并且满足其质量控制要求，对其进行精确而高效的测量就成为了制造过程中的一个必要环节，而且测量的精度和效率直接决定着制造的精度和效率。

当前，对产品进行高精度、高效率和高一致性的测量，已经成为工业领域的迫切需求。不同的产品均具有较为复杂的结构、外形与型面特征。虽然产品的用途各异，但大多都是工业设备或机械装备中的关键组成部分，发挥着不可替代的作用，因而对其几何尺寸参数的检测和控制都有着极其严格的要求。产品的形位误差和制造精度会对其装配和运行性能产生重要影响，不仅会影响到接触表面的配合性质，还会影响到整机性能和使用寿命等。目前，对于此类产品和零件的形位误差和制造精度的检测，通常采用传统的三坐标测量机来实现，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，效率低下且需要人工干预，无法满足批量生产和检测需求。近年来，随着测量技术及其它相关学科的发展，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，视觉测量技术已经广泛应用于现代工业的各个领域。

视觉测量是将计算机视觉或机器视觉技术应用于几何尺寸的测量和定位，将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、适应性强、可靠性高以及信息丰富等优点，还具有成本低廉、操作简便、机动灵活、实时性强等独特优点，因而被广泛应用于工业现场，现已成为工业现场测量领域研究的重要内容。另一方面，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，可以作为视觉测量装置的移动载体，通过三个相互垂直的直线坐标轴来实现视觉测量装置的运动轨迹的确定。因此，可以采用视觉测量装置来替换原有的接触式探头，将视觉测量技术与传统的三坐标测量技术结合在一起，完成产品测量数据的获取。

但是，针对此类产品和零件的结构特点，单一方位的视觉测量装置只能完成产品某一部分测量数据的获取，而要获取全部的测量数据，有时还需要在三坐标测量系统的基础上增加一个俯仰运动轴(第四轴)，即俯仰台，由此构建出多轴视觉测量系统。通过俯仰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。

在实际应用中，将被测物体固定在俯仰台上，通过旋转俯仰台，调整被测物体的姿态，从而获取到被测物体不同姿态下的测量数据，最终可以拼接出被测零件的全部测量数据。在这个过程中，必须要标定出俯仰台的回转轴线在三坐标测量系统的机器坐标系中的空间位置，即确定出俯仰台轴线的原点位置，由此才可以实现后续的数据转换与拼接。

目前，对于多轴视觉测量系统中的俯仰台轴线位置的标定问题，尚无有效且可靠的解决方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种多轴视觉测量系统，所述测量系统包括底座、俯仰台、工业成像装置、三维直线运动机构和标定块；

所述三维直线运动机构安装在所述底座，所述工业成像装置安装在所述三维直线运动机构上，通过三维直线运动机构可实现工业成像装置在立体环境中进行位移；

所述俯仰台安装在所述底座上，所述标定块设置在所述俯仰台上。