CN109916391B - 一种机械装备空间位置实时采集装置及其测量系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械装备空间位置实时采集装置及其测量系统、方法，该系统是由机械装备空间位置实时采集装置、连接适配器、数控装置和计算机终端组成的，以旋转编码器、拉线编码器和摄像头为主要测量器件，通过合理的结构设计，将装置组成一个空间坐标系统并形成一个整体的测量装置进行空间位置的测量，采用高精度的旋转编码器和拉线编码器作为测量器件，测量的数据精度较高，且巧妙的将计算机视觉领域的测量技术应用进来，在保证装置精度的同时，简化了装置的结构。

Description

一种机械装备空间位置实时采集装置及其测量系统、方法

技术领域

本公开属于空间位置测量的技术领域，涉及一种机械装备空间位置实时采集装置及其测量系统、方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着数控技术的不断发展，对机械设备进行准确的运动控制成为了人们的研究热点。在运行过程中，机械设备的位置、速度和加速度的大小有严格的要求，在实际工程中，经常需要实时测量机械装备末端或执行端的位置、速度和加速度。目前主要的测量方法包括：球杆仪、激光跟踪仪、多激光位移测量法和多编码器组合等方法。激光跟踪仪的成本高，易用性差，而包括杆在内的其他方法存在着易受空间限制，现场实用性差，实现难度大等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本公开的一个或多个实施例提供了一种机械装备空间位置实时采集装置及其测量系统、方法，利用摄像头和旋转编码器进行机器人、机床等机械装备空间位置实时测量的测量系统和测量方法，具有成本低，使用方便等特点。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种机械装备空间位置实时采集装置。

一种机械装备空间位置实时采集装置，该装置包括：基座，在所述基座的水平位置固定水平仪，所述基座上固定旋转编码器和数据采集卡，所述旋转编码器的转轴与拉线编码器固定架连接，所述拉线编码器固定架上固定出口线与所述旋转编码器转轴中心共线的拉线编码器，所述拉线编码器固定架上在可拍摄到所述拉线编码器出口线的位置固定摄像头，所述旋转编码器、拉线编码器和摄像头分别与所述数据采集卡连接。

进一步地，所述旋转编码器通过螺钉固定在所述基座上。

进一步地，所述拉线编码器固定架通过所述法兰联轴器与所述旋转编码器的转轴连接。

进一步地，所述旋转编码器用于采集空间位置测量中的旋转角度。

进一步地，所述拉线编码器用于采集拉线的长度值。

进一步地，所述摄像头用于采集所述拉线编码器的拉线与所述拉线编码器的出线口轴线之间的夹角角度。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种机械装备空间位置实时测量系统。

一种机械装备空间位置实时测量系统，该系统包括：所述的一种机械装备空间位置实时采集装置、连接适配器、数控装置和计算机终端；

所述机械装备空间位置实时采集装置分别与所述计算机终端连接以及通过所述连接适配器与所述数控装置连接。

进一步地，所述机械装备空间位置实时采集装置的拉线编码器的拉线端子与所述连接适配器连接，通过所述连接适配器与所述数控装置连接。

进一步地，所述机械装备空间位置实时采集装置通过数据线与所述计算机终端连接。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种机械装备空间位置实时测量方法。

一种机械装备空间位置实时测量方法，基于所述的一种机械装备空间位置实时测量系统，该方法包括：

通过观察所述水平仪将所述机械装备空间位置实时采集装置放置水平，并按照所述测量系统的连接关系将所述测量系统进行安装；

将所述数控装置运动到空间内的三个确定位置，并确定基于坐标系下这三个固定位置的坐标值，同时通过所述机械装备空间位置实时采集装置将在这三个位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据发送到计算机终端。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种机械装备空间位置实时计算方法。

一种机械装备空间位置实时计算方法，基于所述的一种机械装备空间位置实时测量系统，在所述计算机终端中实现，该方法包括：

接收所述机械装备空间位置实时采集装置采集的三个固定位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据；

计算三个固定位置下所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下的坐标值，计算出其与数控装置基坐标系之间的变换矩阵；

接收所述机械装备空间位置实时采集装置采集的待测量位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据；

计算所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下的待测量位置坐标值；根据变换矩阵计算待测量位置在数控装置基座标系下的坐标值。

进一步地，在该方法中，计算所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下的坐标值的具体方法步骤包括：

根据旋转编码器的数据计算相应的旋转角度，即由拉线编码器的拉线在水平面内的投影线与坐标轴之间的夹角，得到第一角度值；

采用图像处理技术根据摄像头数据计算拉线编码器的拉线与水平面之间的夹角，得到第二角度值；

根据拉线编码器的数据得到拉线的长度值；

根据第一角度值、第二角度值和拉线的长度值计算所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下的坐标值。

进一步地，在该方法中，所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系的建立原则为：以旋转编码器的转轴中心线与拉线编码器的出线口中心线的交点为坐标原点，以旋转编码器的转轴中心线为Zj轴，并规定向上为Zj轴正方向，以拉线编码器的出线口中心线为Xj轴，以出线口的朝向为Xj轴的正方向。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种计算机可读存储介质。

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种机械装备空间位置实时计算方法。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种终端设备。

一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种机械装备空间位置实时计算方法。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种机械装备空间位置实时计算装置。

一种机械装备空间位置实时计算装置，基于所述的一种机械装备空间位置实时计算方法，包括：

数据第一接收模块，用于接收所述机械装备空间位置实时采集装置采集的三个固定位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据，并发送至变换矩阵计算模块；

变换矩阵计算模块，用于根据三个固定位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据计算三个固定位置下所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下的坐标值，计算出其与数控装置基坐标系之间的变换矩阵，并发送至待测量位置坐标计算模块；

数据第二接收模块，用于接收所述机械装备空间位置实时采集装置采集的待测量位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据，并发送至待测量位置坐标计算模块；

待测量位置坐标计算模块，用于接收述机械装备空间位置实时采集装置采集的待测量位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据和变换矩阵，计算所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下的待测量位置坐标值；根据变换矩阵计算待测量位置在数控装置基座标系下的坐标值。

本公开的有益效果：

本公开提供的一种机械装备空间位置实时采集装置及其测量系统、方法，以旋转编码器、拉线编码器和摄像头为主要测量器件，通过合理的结构设计，将装置组成一个空间坐标系统并形成一个整体的测量装置进行空间位置的测量，通过旋转编码器获得的角度值、拉线编码器获得距离值以及摄像头获得的角度值，利用一定的数学定理，便可以确定空间一点的三维坐标位置，实现数控装置在空间内运动时的实时位置测量，且使用时，对机械装备空间位置实时采集装置的摆放位置没有严格要求，使得测量过程操作方便，采用高精度的旋转编码器和拉线编码器作为测量器件，测量的数据精度较高，且巧妙的将计算机视觉领域的测量技术应用进来，在保证装置精度的同时，简化了装置的结构。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是根据一个或多个实施例的一种机械装备空间位置实时测量系统示意图；

图2是根据一个或多个实施例的一种机械装备空间位置实时采集装置示意图；

图3是根据一个或多个实施例的一种机械装备空间位置实时采集装置在拉线编码器出线孔处的剖面示图；

图4是根据一个或多个实施例的建立坐标系计算末端执行器位置示意图；

其中，1、机械装备空间位置实时采集装置，1.1、装置基座，1.2、数据采集卡，1.3、旋转编码器，1.4、拉线编码器固定架，1.5、拉线编码器，1.6、摄像头，1.7、水平仪，1.8、法兰联轴器，2、连接适配器，3、数控装置，4、计算机终端。

具体实施方式：

下面将结合本公开的一个或多个实施例中的附图，对本公开的一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开的一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本实施例使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要注意的是，附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的方法和系统的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分可以包括一个或多个用于实现各个实施例中所规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以按照不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，或者它们有时也可以按照相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样应当注意的是，流程图和/或框图中的每个方框、以及流程图和/或框图中的方框的组合，可以使用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以使用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种机械装备空间位置实时测量系统。

如图1所示，一种机械装备空间位置实时测量系统，该系统包括：所述的一种机械装备空间位置实时采集装置1、连接适配器2、数控装置3和计算机终端4组成的，所述的机械装备空间位置实时采集装置1通过所述的连接适配器2与所述的数控装置3连接，所述的机械装备空间位置实时采集装置1通过数据线与所述的计算机终端4连接。

进一步地，所述机械装备空间位置实时采集装置1的拉线编码器的拉线端子与所述连接适配器2连接，通过所述连接适配器2与所述数控装置3连接。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种机械装备空间位置实时采集装置。

如图2-图3所示，一种机械装备空间位置实时采集装置1，是由装置基座1.1、数据采集卡1.2、旋转编码器1.3、拉线编码器固定架1.4、拉线编码器1.5、摄像头1.6、水平仪1.7和法兰联轴器1.8组成的，所述的水平仪1.7固定到所述的装置基座1.1的合适位置处，用于调节整个装置的水平，所述的旋转编码器1.3通过螺钉固定到所述的装置基座1.1上，所述的拉线编码器固定架1.4通过所述的法兰联轴器1.8与所述的旋转编码器1.3的转轴连接，所述的拉线编码器1.5固定到所述的拉线编码器固定架1.4上，使得所述的拉线编码器1.5的出线口与所述的旋转编码器1.3的转轴中心共线，所述的摄像头1.6固定到所述的拉线编码器固定架1.4的侧面，使其能够拍摄到所述的拉线编码器1.5的出线口，所述的数据采集卡1.2固定在所述的装置基座1.1的固定位置，所述的旋转编码器1.3、拉线编码器1.5和所述的摄像头1.6都通过数据线与所述的数据采集卡1.2连接，为所述的数据采集卡1.2传输数据，并通过所述的数据采集卡1.2提供电力。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种机械装备空间位置实时测量方法。

一种机械装备空间位置实时测量方法，基于所述的一种机械装备空间位置实时测量系统，该方法包括：

步骤(1)：移动机械装备空间位置实时采集装置1，并不断通过观察水平仪1.7，将机械装备空间位置实时采集装置1放置水平，将连接适配器2固定到数控装置3的末端执行器上的合理位置处，将拉线编码器1.5的拉线端子与连接适配器2连接，通过数据线将机械装备空间位置实时采集装置1与计算机终端4连接；

步骤(2)：操控数控装置3运动到空间内的三个确定的位置，分别测得在数控装置基坐标系O-XYZ下这三个固定位置的坐标值，同时通过机械装备空间位置实时采集装置1将在这三个位置处的旋转编码器1.3、拉线编码器1.5和摄像头1.6的数据发送到计算机终端4。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种机械装备空间位置实时计算方法。

一种机械装备空间位置实时计算方法，基于所述的一种机械装备空间位置实时测量系统，在所述计算机终端中实现，该方法包括：

步骤(1)：通过计算机终端4处理旋转编码器1.3的数据可以得到相应的旋转角度α，即由拉线编码器1.5的拉线在水平面内的投影线与坐标轴之间的夹角α可以求出；

步骤(2)：利用图像处理技术，通过计算机终端4处理摄像头1.6的数据可以得到拉线编码器1.5的拉线与拉线编码器1.5的出线口轴线之间的夹角β，即可以计算得到拉线编码器1.5的拉线与水平面之间的夹角β，通过拉线编码器1.5我们又可以得到拉线的长度值L，则通过以上步骤可以得到不同平面内的两个角度值α、β和一个距离值L，便可以求出该位置在机械装备空间位置实时采集装置1确定的坐标系O_j-X_jY_jZ_j下的空间坐标值；

步骤(3)：通过步骤(1)-步骤(2)可以得到三个固定点在数控装置的基座标系O-XYZ和机械装备空间位置实时采集装置1确定的坐标系O_j-X_jY_jZ_j下的坐标值，然后计算出机械装备空间位置实时采集装置1确定的坐标系O_j-X_jY_jZ_j与数控装置基坐标系O-XYZ之间的变换矩阵；如图4所示。

步骤(4)：操纵数控装置3在上述平面内运动，通过机械装备空间位置实时采集装置1实时采集旋转编码器1.3、拉线编码器1.5和摄像头1.6的数据，通过计算机终端4计算出末端执行器在机械装备空间位置实时采集装置1确定的坐标系O_j-X_jY_jZ_j下的坐标值；

步骤(5)：利用步骤(3)得到的变换矩阵，通过计算机终端4求得末端执行器在数控装置基座标系O-XYZ下的坐标值。

所述的机械装备空间位置实时采集装置1确定的坐标系O_j-X_jY_jZ_j的建立应该遵循以下原则：

以旋转编码器1.3的转轴中心线与拉线编码器1.5的出线口中心线的交点为坐标原点O_j，以旋转编码器1.3的转轴中心线为Z_j轴，并规定向上为Z_j轴正方向，以拉线编码器1.5的出线口中心线为X_j轴，以出线口的朝向为X_j轴的正方向。

在实际测量时，按照步骤a-d得到α、β和L后，利用三角定理可得：

L′＝L·cosβ (1)

Z_ja＝L.sinβ (2)

通过公式(1)和公式(2)我们可以得到A点Z坐标Z_ja，以及拉线编码器1.5的拉线在XOY平面内的投影线L′的值。再进一步通过三角定理可得：

X_ja＝L′·cos α＝L·cos β·cos α (3)

Y_ja＝L′·sin α＝L·cos β·sin α (4)

即通过公式(3)和(4)我们可以得到点A的X坐标X_ja和Y坐标Y_ja，则数控装置3末端执行器在机械装备空间位置实时采集装置1确定的坐标系O_j-X_jY_jZ_j下的坐标值已经求出，再通过步骤e得到的两坐标系之间的变换矩阵，便可以求出数控装置3末端执行器在数控装置3基座标系O-XYZ下的坐标值，即完成了对数控装置末端位置的实时测量。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种计算机可读存储介质。

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种机械装备空间位置实时计算方法。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种终端设备。

一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种机械装备空间位置实时计算方法。

这些计算机可执行指令在设备中运行时使得该设备执行根据本公开中的各个实施例所描述的方法或过程。

在本实施例中，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

本文所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开内容操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开内容的各个方面。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种机械装备空间位置实时计算装置。

一种机械装备空间位置实时计算装置，基于所述的一种机械装备空间位置实时计算方法，包括：

数据第一接收模块，用于接收所述机械装备空间位置实时采集装置采集的三个固定位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据，并发送至变换矩阵计算模块；

变换矩阵计算模块，用于根据三个固定位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据计算三个固定位置下所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下的坐标值，计算出其与数控装置基坐标系之间的变换矩阵，并发送至待测量位置坐标计算模块；

数据第二接收模块，用于接收所述机械装备空间位置实时采集装置采集的待测量位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据，并发送至待测量位置坐标计算模块；

待测量位置坐标计算模块，用于接收述机械装备空间位置实时采集装置采集的待测量位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据和变换矩阵，计算所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下的待测量位置坐标值；根据变换矩阵计算待测量位置在数控装置基座标系下的坐标值。

应当注意，尽管在上文的详细描述中提及了设备的若干模块(电路或系统)或子模块，但是这种划分仅仅是示例性而非强制性的。实际上，根据本公开的实施例，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。

本公开的有益效果：

本公开提供的一种机械装备空间位置实时采集装置及其测量系统、方法，以旋转编码器、拉线编码器和摄像头为主要测量器件，通过合理的结构设计，将装置组成一个空间坐标系统并形成一个整体的测量装置进行空间位置的测量，通过旋转编码器获得的角度值、拉线编码器获得距离值以及摄像头获得的角度值，利用一定的数学定理，便可以确定空间一点的三维坐标位置，实现数控装置在空间内运动时的实时位置测量，且使用时，对机械装备空间位置实时采集装置的摆放位置没有严格要求，使得测量过程操作方便，采用高精度的旋转编码器和拉线编码器作为测量器件，测量的数据精度较高，且巧妙的将计算机视觉领域的测量技术应用进来，在保证装置精度的同时，简化了装置的结构。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种机械装备空间位置实时采集装置，其特征在于，该装置包括：基座，在所述基座的水平位置固定水平仪，所述基座上固定旋转编码器和数据采集卡，所述旋转编码器的转轴与拉线编码器固定架连接，所述拉线编码器固定架上固定出线口与所述旋转编码器转轴中心共线的拉线编码器，所述拉线编码器固定架上在可拍摄到所述拉线编码器出线口的位置固定摄像头，所述旋转编码器、拉线编码器和摄像头分别与所述数据采集卡连接；

所述摄像头用于采集所述拉线编码器的拉线与所述拉线编码器的出线口轴线之间的夹角角度；

所述机械装备空间位置实时采集装置用于机械装备空间位置的实时测量，测量时，以旋转编码器的转轴中心线与拉线编码器的出线口中心线的交点为坐标原点，以旋转编码器的转轴中心线为Z_j轴，以拉线编码器的出线口中心线为X_j轴，建立三维坐标系O_j-X_jY_jZ_j；

确定数控装置的基坐标系O-XYZ，当数控装置运动到空间内的三个固定位置时，确定基坐标系O-XYZ下这三个固定位置的坐标值；根据所述的机械装备空间位置实时采集装置采集的上述三个固定位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据，计算三个固定位置在坐标系O_j-X_jY_jZ_j下的坐标值；

计算出坐标系O_j-X_jY_jZ_j与数控装置基坐标系O-XYZ之间的变换矩阵；

根据所述的机械装备空间位置实时采集装置采集的待测量位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据，计算所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系O_j-X_jY_jZ_j下的待测量位置坐标值；根据变换矩阵计算待测量位置在数控装置基坐标系O-XYZ下的坐标值。

2.如权利要求1所述的一种机械装备空间位置实时采集装置，其特征在于，所述旋转编码器通过螺钉固定在所述基座上；

所述拉线编码器固定架通过法兰联轴器与所述旋转编码器的转轴连接。

3.一种机械装备空间位置实时测量系统，其特征在于，该系统包括：如权利要求1-2任一项所述的一种机械装备空间位置实时采集装置、连接适配器、数控装置和计算机终端；

所述机械装备空间位置实时采集装置与所述计算机终端连接以及通过所述连接适配器与所述数控装置连接。

4.如权利要求3所述的一种机械装备空间位置实时测量系统，其特征在于，所述机械装备空间位置实时采集装置的拉线编码器的拉线端子与所述连接适配器连接，通过所述连接适配器与所述数控装置连接；

所述机械装备空间位置实时采集装置通过数据线与所述计算机终端连接。

5.一种机械装备空间位置实时测量方法，其特征在于，基于如权利要求3-4任一项所述的一种机械装备空间位置实时测量系统，该方法包括：

通过观察所述水平仪将所述机械装备空间位置实时采集装置放置水平，并按照所述测量系统的连接关系将所述测量系统进行安装；

将所述数控装置运动到空间内的三个固定位置，并确定基坐标系下这三个固定位置的坐标值，同时通过所述机械装备空间位置实时采集装置将在这三个固定位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据发送到计算机终端。

6.一种机械装备空间位置实时计算方法，其特征在于，基于如权利要求3-4任一项所述的一种机械装备空间位置实时测量系统，在所述计算机终端中实现，该方法包括：

接收所述机械装备空间位置实时采集装置采集的三个固定位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据；

计算所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下三个固定位置的坐标值，计算出所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系与数控装置基坐标系之间的变换矩阵；

接收所述机械装备空间位置实时采集装置采集的待测量位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据；

计算所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下的待测量位置坐标值；根据变换矩阵计算待测量位置在数控装置基坐标系下的坐标值。

7.如权利要求6所述的一种机械装备空间位置实时计算方法，其特征在于，计算所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下的坐标值的具体方法步骤包括：

根据旋转编码器的数据计算相应的旋转角度，即由拉线编码器的拉线在水平面内的投影线与X_j坐标轴之间的夹角，得到第一角度值；

采用图像处理技术根据摄像头数据计算拉线编码器的拉线与水平面之间的夹角，得到第二角度值；

根据拉线编码器的数据得到拉线的长度值；

根据第一角度值、第二角度值和拉线的长度值计算所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下的坐标值；

在该方法中，所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系的建立原则为：以旋转编码器的转轴中心线与拉线编码器的出线口中心线的交点为坐标原点，以旋转编码器的转轴中心线为Z_j轴，并规定向上为Z_j轴正方向，以拉线编码器的出线口中心线为X_j轴，以出线口的朝向为X_j轴的正方向。

8.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行如权利要求6-7任一项所述的一种机械装备空间位置实时计算方法。

9.一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求6-7任一项所述的一种机械装备空间位置实时计算方法。

10.一种机械装备空间位置实时计算装置，其特征在于，基于如权利要求6-7任一项所述的一种机械装备空间位置实时计算方法，包括：

数据第一接收模块，用于接收所述机械装备空间位置实时采集装置采集的三个固定位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据，并发送至变换矩阵计算模块；

变换矩阵计算模块，用于根据三个固定位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据计算所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下三个固定位置的坐标值，计算出所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系与数控装置基坐标系之间的变换矩阵，并发送至待测量位置坐标计算模块；

数据第二接收模块，用于接收所述机械装备空间位置实时采集装置采集的待测量位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据，并发送至待测量位置坐标计算模块；

待测量位置坐标计算模块，用于接收所 述机械装备空间位置实时采集装置采集的待测量位置处的旋转编码器、拉线编码器和摄像头的数据和变换矩阵，计算所述机械装备空间位置实时采集装置确定的坐标系下的待测量位置坐标值；根据变换矩阵计算待测量位置在数控装置基坐标系下的坐标值。

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