[发明专利]一种基于四轴光学扫描系统转台标定的方法

摘要

本发明公开了一种基于四轴光学扫描系统转台标定方法，按照标定需求安装激光线扫描测头，建立线激光位移传感器和测量机的通讯连接。测量机带动线激光位移传感器回到机床零点，以线激光位移传感器的读数(0,0)处为原点建立基准坐标系O‑XYZ。标定转台中心。转换线激光位移传感器测量数据到转台0°下的基准坐标系中。最终完成了线激光位移传感器测量数据到转台0°下的基准坐标系的转换。本方法利用高低两个标准球标定线激光位移传感器空间位姿，转台中心以及转台法矢量。本方法有效地减小了因线激光位移传感器空间位姿引起的误差，有效地缩减了整个测量方案的成本。

主权项

1.一种基于四轴光学扫描系统转台标定的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、按照标定需求安装激光线扫描测头，建立线激光位移传感器和测量机的通讯连接；/n步骤二、测量机带动线激光位移传感器回到机床零点，以线激光位移传感器的读数(0,0)处为原点建立基准坐标系O-XYZ；/n步骤三、标定转台中心；所述步骤三中，机床Z轴带动线激光位移传感器沿Z轴方向扫描第一个磨砂标准球1；测量机的Z轴光栅尺每发出一个信号，线激光位移传感器相应的进行一次采集，最终得到标准球的三维点云数据；/n设线激光位移传感器的读数为(u,v)，u为激光线长方向的坐标值，v为激光深度方向上的坐标值；扫描一个磨砂标准球过程中，线激光位移传感器跟随机床Z轴光栅尺信号做出相应的触发；线激光位移传感器每触发一次，便有一组(u,v)；则扫描完一个磨砂标准球，线激光位移传感器总测量数据为(u_ij,v_ij)，u_ij为线激光位移传感器第i次触发中第j个点的线长方向的坐标值；v_ij为线激光位移传感器第i次触发中第j个点的激光深度方向上的坐标值；/n假设线激光位移传感器激光的出射方向在基准坐标系中为激光的线长方向为线激光位移传感器每次触发时，对应的机床基准坐标系坐标值为(x_i,y_i,z_i)；用和(x_i,y_i,z_i)对标准球的点云数据进行补偿，得到第一个标准球1在基准坐标系下的经过补偿后的点云数据p_ij(u_ijl'+v_ijl+x_i,u_ijm'+v_ijm+y_i,u_ijn'+v_ijn+z_i)；/n通过最小二乘法拟合出第一个标准球1的球心坐标(Xc₁,Yc₁,Zc₁)；工作台逆时针旋转30°得到第二个标准球2；移动传感器到第二个标准球2附近，扫描测量标准球2的点云数据，用与标准球1相同的办法算出标准球2的球心坐标(Xc₂,Yc₂,Zc₂)；工作台逆时针旋转30°得到第三个标准球3；移动传感器到第三个标准球3附近，测量得到第三个标准球3的球心坐标(Xc₃,Yc₃,Zc₃)；工作台逆时针旋转30°得到第四个标准球4；移动传感器到第四个标准球4附近，测量得到第四个标准球4的球心坐标(Xc₄,Yc₄,Zc₄)；工作台逆时针旋转30°得到第五个标准球5；移动传感器到第五个标准球5附近，测量得到第五个标准球5的球心坐标(Xc₅,Yc₅,Zc₅)；工作台逆时针旋转30°得到第六个标准球6；移动传感器到第六个标准球6附近，测量得到第六个标准球6的球心坐标(Xc₆,Yc₆,Zc₆)；工作台逆时针旋转30°得到第七个标准球7；移动传感器到第七个标准球7附近，测量得到第七个标准球7的球心坐标(Xc₇,Yc₇,Zc₇)；根据以上步骤得到的7个球中心，用最小二乘法拟合一个空间圆，得到圆的圆心坐标(c₁,c₂,c₃)；/n沿机床Z轴方向加高标准球，重复步骤三的1过程，得到新的7个标准球位置，根据得到的7个高球中心，用最小二乘法拟合一个空间圆，得到圆的圆心坐标(c₁',c₂',c₃')；/n设低球拟合的圆心(c₁,c₂,c₃)为转台中心坐标，转台法矢量为其中/n步骤四、转换线激光位移传感器测量数据到转台0°下的基准坐标系中。/n