CN109813214A - 一种快速测量十字运动平台二维定位误差的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速测量十字运动平台二维定位误差的方法及装置。所述测量方法先将十字运动平台固定在底座上，将玻璃板固定在十字运动平台上，并调节玻璃板的角度，使玻璃板上的网格与十字运动平台的运动方向一致；将相机和镜头也设置在底座上，镜头上设置有光源，并调节光源的亮度，记录十字运动平台基准位置时，距离相机中心点最近的网格交点与相机中心点在X方向和Y方向上的初始偏移量；移动十字运动平台，并遍历需要测量的所有位置，记录下每个位置对应的网格交点与相机中心点在X方向和Y方向上的偏移量；将得到所有位置的偏移量分别减去初始偏移量，就得到每个位置的二维定位误差。本发明方便快捷，操作简单，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化技术领域，更具体的说，特别涉及一种快速测量十字运动平台二维定位误差的方法及装置。
背景技术
现在很多工业自动化设备会使用到十字运动平台，由于设计、安装等原因，十字运动平台在移动后的实际位置会与指令位置存在二维误差(即X方向误差和Y方向误差)。由于对加工放置在十字运动平台上的待加工工件的加工精度会造成影响，因此需要对十字运动平台的定位精度进行二维精度补偿，而进行二维精度补偿前，首先需要测量出十字运动平台在一些特定位置的二维误差。
现有的测量十字运动平台二维误差的方法是通过刀具、激光加工等方式在平板玻璃或金属板表面留下网格，再测量网格交点的位置，得出十字运动平台在特定位置的二维误差，其需要的时间长，操作较为繁琐，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种快速测量十字运动平台二维定位误差的方法，该测量方法方便快捷，操作简单，成本低廉；还提供一种快速测量十字运动平台二维定位误差的装置，该测量装置结构简单、功能可靠也易于实现。
为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：
一种快速测量十字运动平台二维定位误差的方法，其特征在于：该测量方法的具体步骤包括如下：
步骤S1：将十字运动平台固定在底座上，将玻璃板固定在十字运动平台上，并调节玻璃板的角度，使玻璃板上的网格与十字运动平台的运动方向一致；
步骤S2：将相机和镜头也设置在底座上，并位于玻璃板的上方；
步骤S3：镜头上设置光源，并调节光源的亮度，使玻璃板上的网格能够在相机上清晰成像；
步骤S4：通过玻璃板上已知的网格大小计算出相机每像素对应的实际距离记为标定值L；
步骤S5：记录十字运动平台基准位置时，距离相机中心点最近的网格交点与相机中心点在X方向和Y方向上的初始偏移量，分别记为X1和Y1；
步骤S6：移动十字运动平台，并遍历需要测量的所有位置，记录下每个位置对应的网格交点与相机中心点在X方向和Y方向上的偏移量，分别记为X2和Y2；
步骤S7：将步骤S6得到所有位置的偏移量分别减去初始偏移量即(X2-X1，Y2-Y1)，再根据步骤S4得到的标定值L进行换算，就得到每个位置的二维定位误差。
所述玻璃板通过固定装置固定在十字运动平台上，所述固定装置上设置有调节机构，通过所述调节机构来调节玻璃板的角度。
所述相机和镜头通过升降装置设置在支架上，支架设置在底座上；在调节光源亮度的同时，调节升降装置的高度。
一种快速测量十字运动平台二维定位误差的装置，其包括底座、支架、十字运动平台、固定装置、镜头和相机；所述底座上分别设置有支架和十字运动平台，玻璃板通过固定装置设置在十字运动平台上；所述镜头和相机安装在支架上，并位于玻璃板的上方。
所述镜头上还设置有光源。
所述支架上还设置有升降装置，升降装置上安装有镜头和相机。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明中通过使用相机及带有高精度网格的玻璃板，通过测量位置对应的网格交点与相机中心点在X方向和Y方向上的偏移量，可以快速直接的获得十字运动平台的二维定位误差，测量方法方便快捷，操作简单；此外，带有高精度网格的玻璃板可以重复使用，相比传统方案每次测量都要在一张全新的玻璃板或金属板表面刻下网格后再去测量，避免了所造成的时间长，操作复杂，成本高昂等问题。
附图说明
图1为本发明快速测量十字运动平台二维定位误差的方法流程图。
图2为本发明十字运动平台基准位置时与相机中心点的位置关系图。
图3为本发明十字运动平台移动后与相机中心点的位置关系图。
图4为本发明快速测量十字运动平台二维定位误差的装置结构图。
附图标记说明：1-底座、2-支架、3-十字运动平台、4-固定装置、5-玻璃板、6-光源、7-镜头、8-相机、9-升降装置。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
参阅图1所示，本发明提供的一种快速测量十字运动平台二维定位误差的方法，该测量方法的具体步骤包括如下：
步骤S1：将十字运动平台3固定在底座1上，将玻璃板5固定在十字运动平台3上，并调节玻璃板5的角度，使玻璃板5上的网格与十字运动平台3的运动方向一致。
本步骤中，所述玻璃板5通过固定装置4固定在十字运动平台3上，所述固定装置4上设置有调节机构，通过所述调节机构来调节玻璃板5的角度。
本实施例中，采用的玻璃板5为经过光刻镀银，其上的网格大小为1mmx1mm，精度≤0.001mm。
步骤S2：将相机8和镜头7也设置在底座1上，并位于玻璃板5的上方，使得玻璃板5上的网格能在相机8上进行成像。
步骤S3：镜头7上设置有光源6，并调节光源6的亮度，使玻璃板5上的网格能够在相机8上清晰成像。
上述中，所述相机8和镜头7通过升降装置9设置在底座1上，可以方便调节相机8的高度。在调节光源6亮度的同时，调节升降装置9的高度，即调节相机8与玻璃板5之间的距离，从而保证能够清晰成像。
步骤S4：通过玻璃板5上已知的网格大小计算出相机8每像素对应的实际距离记为标定值L。
本步骤中，由于相机8是没办法直接测量得出实际距离的，而是通过计算像素数量，然后用像素数量乘以每像素对应的距离来得出实际距离，因此本步骤也被称为标定。
步骤S5：记录十字运动平台3基准位置时，距离相机8中心点最近的网格交点与相机8中心点在X方向和Y方向上的初始偏移量，分别记为X1和Y1，参阅图2所示。
步骤S6：移动十字运动平台3，并遍历需要测量的所有位置，记录下每个位置对应的网格交点与相机8中心点在X方向和Y方向上的偏移量，分别记为X2和Y2，参阅图3所示。
本步骤中，十字运动平台3每次移动距离为网格大小的整数倍，移动距离只有为整数倍时，玻璃板5上刻线交叉可以保证出现在相机8视野中，非整数倍可能会出现刻线交叉没有出现在视野中无法测量的情况。另外，在实际补偿时，一般也是基于整数坐标(例如间隔5mm、间隔2mm等)来进行补偿的，很少会基于非整数坐标(间隔5.1234mm这种)进行补偿。
步骤S7：将步骤S6得到所有位置的偏移量分别减去初始偏移量即(X2-X1，Y2-Y1)，再根据步骤S4得到的标定值L进行换算，可得到每个位置的二维定位误差。
测量结束后，将所有位置的二维定位误差整理成表格，即得到可以用于二位定位误差的数据表。
参阅图4所示，本发明还提供一种快速测量十字运动平台二维定位误差的装置，其包括底座1、支架2、十字运动平台3、固定装置4、镜头7和相机8；
所述底座1上分别设置有支架2和十字运动平台3，玻璃板5通过固定装置4设置在十字运动平台3上。镜头7和相机8安装在支架2上，并位于玻璃板5的上方，这样能够对玻璃板5上的网格进行成像。
上述中，所述镜头7上还设置有光源6，这样保证可靠清晰地进行成像。
上述中，所述支架2上还设置有升降装置9，升降装置9上安装有镜头7和相机8，用于调节两者的高度，即调节相机8与玻璃板5之间的距离，这样可以保证玻璃板5上的网格能够在相机8上进行成像。
本发明中所使用的带有高精度网格的玻璃板5可以是其他一切带有距离标识的物体，通过相机8获取十字运动平台3上固定的带有距离标识的物体运动距离的办法，都可以视为本方案的等效方案。此外，本发明不止限于测量十字运动平台3，也可以用于测量其他形式的运动平台、转台。。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种快速测量十字运动平台二维定位误差的方法，其特征在于：该测量方法的具体步骤包括如下：
步骤S1：将十字运动平台(3)固定在底座(1)上，将玻璃板(5)固定在十字运动平台(3)上，并调节玻璃板(5)的角度，使玻璃板(5)上的网格与十字运动平台(3)的运动方向一致；
步骤S2：将相机(8)和镜头(7)也设置在底座(1)上，并位于玻璃板(5)的上方；
步骤S3：镜头(7)上设置光源(6)，并调节光源(6)的亮度，使玻璃板(5)上的网格能够在相机(8)上清晰成像；
步骤S4：通过玻璃板(5)上已知的网格大小计算出相机(8)每像素对应的实际距离记为标定值L；
步骤S5：记录十字运动平台(3)基准位置时，距离相机(8)中心点最近的网格交点与相机(8)中心点在X方向和Y方向上的初始偏移量，分别记为X1和Y1；
步骤S6：移动十字运动平台(3)，并遍历需要测量的所有位置，记录下每个位置对应的网格交点与相机(8)中心点在X方向和Y方向上的偏移量，分别记为X2和Y2；
步骤S7：将步骤S6得到所有位置的偏移量分别减去初始偏移量即(X2-X1，Y2-Y1)，再根据步骤S4得到的标定值L进行换算，就得到每个位置的二维定位误差。
2.根据权利要求1所述的快速测量十字运动平台二维定位误差的方法，其特征在于：所述玻璃板(5)通过固定装置(4)固定在十字运动平台(3)上，所述固定装置(4)上设置有调节机构，通过所述调节机构来调节玻璃板(5)的角度。
3.根据权利要求1或2所述的快速测量十字运动平台二维定位误差的方法，其特征在于：所述相机(8)和镜头(7)通过升降装置(9)设置在支架(2)上，支架设置在底座(1)上；在调节光源(6)亮度的同时，调节升降装置(9)的高度。
4.一种基于权利要求1～3任意一项快速测量十字运动平台二维定位误差方法采用的装置，其特征在于：其包括底座(1)、支架(2)、十字运动平台(3)、固定装置(4)、镜头(7)和相机(8)；所述底座(1)上分别设置有支架(2)和十字运动平台(3)，玻璃板(5)通过固定装置(4)设置在十字运动平台(3)上；所述镜头(7)和相机(8)安装在支架(2)上，并位于玻璃板(5)的上方。
5.根据权利要求4所述的快速测量十字运动平台二维定位误差的装置其特征在于：所述镜头(7)上还设置有光源(6)。
6.根据权利要求4或5所述的快速测量十字运动平台二维定位误差的装置，其特征在于：所述支架(2)上还设置有升降装置(9)，升降装置(9)上安装有镜头(7)和相机(8)。
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