CN115157004B - 五轴设备标定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五轴设备标定方法及系统，所述五轴设备标定方法包括步骤：控制激光测量设备发射检测激光，并接收被定标加工设备上的治具处于第一位置、第二位置、第三位置时，被定标加工设备的治具上的标定块上的球体的外表面反射的第一激光、第二激光、第三激光；根据第一激光、第二激光、第三激光分别获取球体外表面不少于三个坐标点的三维点位数据；根据三维点位数据分别获取球体的第一球心坐标、第二球心坐标、第三球心坐标；根据三个球心坐标获取第一旋转轴的轴心坐标。如此，通过3D云点激光相机获取球体的外表面三维数据来寻找球心，并通过多个球心点来确定旋转轴的方式，可减少人工操作的误差问题，进而提高设备标定的精度和效率。

Description

五轴设备标定方法及系统

技术领域

本发明涉及自动化设备转轴标定技术领域，尤其涉及一种五轴设备标定方法及系统。

背景技术

五轴设备的标定意在找出两个旋转轴的旋转中心及旋转矢量，从而实现RTCP(Rotated Tool Center Point，围绕刀具中心转)功能，也即刀尖点跟随功能。在五轴加工中，追求刀尖点轨迹及刀具与工件间的姿态的同时，由于回转运动产生刀尖点的附加运动。数控系统控制点往往与刀尖点不重合，因此，数控系统要自动修正控制点，以保证刀尖点按指令既定轨迹运动。为了实现RTCP功能必须知道五轴设备的各种参数。

现有测量标定方法主要包括以下几种：

手动测量，其缺点在于手动测量的误差大，需要人进行大量的测量工作，各种不确定因素多。

图纸测量，其缺点在于存在装配误差。由于五轴设备轨迹有大量的计算，如果装配误差较大会导致轨迹不连贯，并且装配误差在现场找问题是难以发现。

2D相机加点激光测量，2D相机只能获取X、Y两方向的平面坐标，无法确定Z方向的坐标。所以，对于五轴设备来说，无法实现标定数据的测量。必须加装激光测量装置一起使用才能实现目的。其缺点在于需要2个外围设备进行数据获取，并且每次只能获取一个点位，要想实现精准的标定就要测量大量的点位。同时2D相机和点激光测量的点位在一定程度上又相互耦合，从而造成设备标定时浪费大量的时间、算力在空跑和坐标系矩阵变换上，十分耗费时间、算力。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种五轴设备标定方法及系统。

一方面，为实现上述目的，根据本发明实施例的五轴设备标定方法包括步骤：

控制激光测量设备发射检测激光，并接收被定标加工设备上的治具处于第一位置、第二位置、第三位置时，所述被定标加工设备的治具上的标定块上的球体的外表面反射的第一激光、第二激光、第三激光；

根据所述第一激光、第二激光、第三激光分别获取球体外表面不少于三个坐标点的第一XYZ三维点位数据、第二XYZ三维点位数据或第三XYZ三维点位数据；

根据所述第一XYZ三维点位数据、第二XYZ三维点位数据或第三XYZ三维点位数据分别获取球体的第一球心坐标、第二球心坐标、第三球心坐标；

根据第一球心坐标、第二球心坐标和第三球心坐标获取第一旋转轴的轴心坐标。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述根据所述第一XYZ三维点位数据获取球体的第一球心坐标方法包括：

根据球体外表面多个坐标点的XYZ三维信息，采用最小二乘法拟合球面；

根据拟合球面计算球体的球心坐标。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述采用最小二乘法拟合球面方法为：

计算V为最小值。

其中，A=2a；B=2b；C=2c；D=a²+b²+c²-R²，其中，a、b、c为球心坐标，R为球体半径。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述获取第一旋转轴的轴心坐标方法包括：

驱动所述治具围绕第一旋转轴转动至多个位置，并获取所述球体处于不同位置时的各个球心坐标；

根据多个球心坐标，采用最小二乘法拟合平面圆；

根据拟合平面圆计算第一旋转轴的轴心坐标。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述采用最小二乘法拟合平面圆方法为：S

，计算S为最小值。

其中，A=2a1；B=2b1；C=2c1；D=a1²+b1²-R1²，其中，a、b为圆心坐标，R为圆半径。

进一步地，根据本发明的一个实施例，在所述控制激光测量设备发射检测激光之前还包括：

控制被定标加工设备移动至所述激光测量设备的下方的位置，使得所述第一旋转轴长度延伸方向与激光测量设备的出光方向呈垂直状态。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述五轴设备标定方法还包括步骤：

驱动所述治具围绕第二旋转轴转动至多个位置，并获取所述球体处于不同位置时的各个球心坐标；

根据多个球心坐标，采用最小二乘法拟合平面圆；

根据拟合平面圆计算第二旋转轴的轴心坐标。

另一方面，本发明还提供一种五轴设备标定系统，包括：

标定块，所述标定块用于安装设置在被定标加工设备的治具上，所述标定块上设有一球体；

激光测量设备，所述激光测量设备安装设置在所述球体的上方的位置；

控制装置，所述控制装置内设有存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的五轴设备标定方法；所述控制装置分别与所述激光测量设备及被定标加工设备通信连接，以驱动所述被定标加工设备转动及控制所述激光测量设备获取所述球体外表面XYZ三维点位数据。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述激光装置为3D云点激光相机。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述球体设置在所述标定块的上表面的一角的位置。

本发明实施例提供五轴设备标定方法及系统中，通过控制激光测量设备发射检测激光，并接收被定标加工设备上的治具处于第一位置、第二位置、第三位置时，所述被定标加工设备的治具上的标定块上的球体的外表面反射的第一激光、第二激光、第三激光；根据所述第一激光、第二激光、第三激光分别获取球体外表面不少于三个坐标点的第一XYZ三维点位数据、第二XYZ三维点位数据或第三XYZ三维点位数据；根据所述第一XYZ三维点位数据、第二XYZ三维点位数据或第三XYZ三维点位数据分别获取球体的第一球心坐标、第二球心坐标、第三球心坐标；根据第一球心坐标、第二球心坐标和第三球心坐标获取第一旋转轴的轴心坐标。如此，通过3D云点激光相机可一次性获取球体的外表面三维数据，并通过球体的外表面三维数据来寻找球心，并通过多个球心点来确定旋转轴的方式，可减少人工操作的误差问题，进而提高设备标定的精度和效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的五轴设备标定系统部分结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一旋转轴的轴心坐标标定方法流程图；

图3为本发明实施例提供的获取球体的第一球心坐标方法流程图；

图4为本发明实施例提供的另一第一旋转轴的轴心坐标标定方法流程图；

图5为本发明实施例提供的第二旋转轴的轴心坐标标定方流程图；

图6为本发明实施例提供的五轴设备标定系统结构框图。

附图标记

3D云点激光相机(激光测量设备)10；

球体20；

标定块30；

第一旋转轴40；

第二旋转轴50；

相机支架60。

附图标记：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

一方面，参阅图1和图2，本发明实施例提供一种五轴设备标定方法，包括步骤：

S101、控制激光测量设备10发射检测激光，并接收被定标加工设备上的治具处于第一位置时，所述被定标加工设备的治具上的标定块30上的球体20的外表面反射的第一激光；

S102、根据所述第一激光获取球体20外表面不少于三个坐标点的第一XYZ三维点位数据；

S103、根据所述第一XYZ三维点位数据获取球体20的第一球心坐标；

S104、驱动被定标加工设备上的治具围绕第一旋转轴40转动至第二位置，接收所述球体20的外表面反射的第二激光；

S105、根据所述第二激光获取球体20外表面不少于三个坐标点的第二XYZ三维点位数据；

S106、根据所述第二XYZ三维点位数据获取球体20的第二球心坐标；

S107、驱动被定标加工设备上的治具围绕第一旋转轴40转动至第三位置，接收所述球体20的外表面反射的第三激光；

S108、根据所述第三激光获取球体20外表面不少于三个坐标点的第三XYZ三维点位数据；

S109、根据所述第三XYZ三维点位数据获取球体20的第三球心坐标；

S1010、根据第一球心坐标、第二球心坐标和第三球心坐标获取第一旋转轴40的轴心坐标。

具体地，如图1中所示，所述激光测量设备10通过支架设置在所述球体20的上方的位置，所述球体20通过标定块30设置五轴设备的治具上，且所述球体20设置在所述标定块30的上表面的一角的位置。这样，所述五轴设备可带动所述治具、标定块30和球体20围绕第一转轴转动。由于所述球体20设置在所述激光测量设备10的上方的位置。这样，可通过激光测量设备10对所述球体20的外表面的坐标进行测量。在开始测量时，可将所述球体20设置在第一位置。并通过步骤S101、控制激光测量设备10发射检测激光，并接收被定标加工设备上的治具处于第一位置时，所述被定标加工设备的治具上的标定块30上的球体20的外表面反射的第一激光；由于激光测量设备10的位置为已知XYZ三维坐标，通过激光测距原理，可对所述球体20表面上的各点进行XYZ三维坐标的测量。

S102、根据所述第一激光获取球体20外表面不少于三个坐标点的第一XYZ三维点位数据；在本发明的一个实施例中，所述第一激光可包括一个或者多个激光光点。就是说，可采用单点激光设备或者多点云激光设备进行球体20外表面的多个坐标点的测量。采用单点激光设备时，可通过带动单点激光设备移动来获取球体20外表面的多个坐标点。采用多点云激光设备时，可一次性同时获取球体20外表面的多个坐标点。由于多点云激光设备(3D云点激光相机)具有X、Y、Z三个维度的信息，并且其精度可以达到um级别，从而解决了数据获取的问题。3D云点激光相机的点云数据量比单点激光设备大了几个数量级并且一次性获取的，节省时间、算力全部用在计算标定数据中，不需要进行频繁的坐标系转换，故在本发明实施例中，采用3D云点激光相机来获取球体20外表面不少于三个坐标点的第一XYZ三维点位数据。

S103、根据所述第一XYZ三维点位数据获取球体20的第一球心坐标；具体地，当采用单点激光设备时，可通过带动单点激光设备移动来获取球体20外表面的三或者四个坐标点。并通过空间球方程(X-a)²+(Y-b)²+(Z-c)²=R²可求得球心坐标(a、b、c)。当采用多点云激光设备(3D云点激光相机)时，可一次性获同时取球体20外表面的多个坐标点。通过获取任意N点(N越大精度越高N>=3)后，可通过获取的N点的点云数据进行最小二乘拟合球心。具体参阅图3，所述根据所述第一XYZ三维点位数据获取球体20的第一球心坐标方法包括：S201、根据球体20外表面多个坐标点的XYZ三维信息，采用最小二乘法拟合球面；S202、根据拟合球面计算球体20的球心坐标。具体地，由于空间球方程(X-a)²+(Y-b)²+(Z-c)²=R²。将上式空间球方程展开得x²+y²+z²-2ax-2by-2cz+a²+b²+c²=R²。

设A=2a；B=2b；C=2c；D=a²+b²+c²-R²；

则原始式子=x²+y²+z²-Ax-Bx-Cx+D=0；

所述采用最小二乘法拟合球面方法为：

计算V为最小值。其中，a、b、c为球心坐标，R为球体20半径。这样，通过3D云点激光相机获取的任意N点云数据(N越大精度越高N>=3)，并采用最小二乘法拟合球面，来求得球心坐标，使得球心的获取更加地精确。

在通过步骤S103获取球体20的第一球心坐标以后，还需要带动球体20围绕第一转动轴转动，以获取球心围绕第一转动轴的轨迹。该轨迹构成圆平面，通过求圆平面的圆心来获取转动轴的轴心坐标。在S104、驱动被定标加工设备上的治具围绕第一旋转轴40转动至第二位置，接收所述球体20的外表面反射的第二激光；由于确定圆的圆心需要三个或三个以上的坐标点。步骤S104至S109对球体20另外两个位置上球心的求取过程与步骤S101至S104相同。在此不重复赘述。

在获取球体20在不同位置的三个球心坐标以后，S1010、根据第一球心坐标、第二球心坐标和第三球心坐标可确定圆平面，以及获取第一旋转轴40的轴心坐标。由于圆方程为(X-a)²+(Y-b)²=R²。可求得圆心坐标(a、b)。该圆心坐标(a、b)则为第一旋转轴40的轴心坐标。

参阅图4，在本发明的另外一个实施例中，除了通过三点坐标方式确定第一旋转轴以外，还可通过最小二乘法拟合圆面的方式来求得圆心。所述获取第一旋转轴40的轴心坐标方法包括：

S301、驱动所述治具围绕第一旋转轴40转动至多个位置，并获取所述球体20处于不同位置时的各个球心坐标；通过转动球体20围绕第一旋转轴转动，这样球体20的球心可产生以第一旋转轴40为中心的圆形轨迹，通过圆形轨迹可求出第一旋转轴40的轴心坐标，并通过3D云点激光相机获取的任意N点云数据，并采用最小二乘法拟合球面。再来求得多个球心坐标M。M>=3越大精度越高。

S302、根据多个球心坐标，采用最小二乘法拟合平面圆；S303、根据拟合平面圆计算第一旋转轴40的轴心坐标。由于球体20以第一旋转轴40为轴心进行旋转，旋转到不同位置时，球体20的轴心会产生不同的圆形轨迹点位，通过不同的轨迹点位，可拟合轨迹圆。具体地，由平面圆方程(X-a1)²+(Y-b1)²=R²。将上式空间球方程展开得：

x²+y²-2a1x-2b1y+a1²+b1²=R²。

设A=2a1；B=2b1；D=a1²+b1²-R1²；

则原始式子=x²+y²-Ax-Bx+D=0；

所述采用最小二乘法拟合平面圆方法为：S

，计算S为最小值。其中，a1、b1为圆心坐标，R为圆半径。

这样，通过3D云点激光相机获取的各个位置的任意N点云数据(N越大精度越高N>=3)，求得多个球心坐标M(M越大精度越高N>=3)，并采用最小二乘法拟合圆，来求得圆心坐标，使得第一旋转轴40的轴心坐标的获取更加地精确。

本发明实施例提供五轴设备标定方法中，通过控制激光测量设备10发射检测激光，并接收被定标加工设备上的治具处于第一位置、第二位置、第三位置时，所述被定标加工设备的治具上的标定块30上的球体20的外表面反射的第一激光、第二激光、第三激光；根据所述第一激光、第二激光、第三激光分别获取球体20外表面不少于三个坐标点的第一XYZ三维点位数据、第二XYZ三维点位数据或第三XYZ三维点位数据；根据所述第一XYZ三维点位数据、第二XYZ三维点位数据或第三XYZ三维点位数据分别获取球体20的第一球心坐标、第二球心坐标、第三球心坐标；根据第一球心坐标、第二球心坐标和第三球心坐标获取第一旋转轴40的轴心坐标。如此，通过3D云点激光相机获取球体20的外表面三维数据，来寻找球心，并通过多个球心点来确定旋转轴的方式，可减少人工操作的误差问题，进而提高设备标定的精度和效率。

进一步地，根据本发明的一个实施例，在所述控制激光测量设备10发射检测激光之前还包括步骤：

控制被定标加工设备移动至所述激光测量设备10的下方的位置，使得所述第一旋转轴40长度延伸方向与激光测量设备10的出光方向呈垂直状态。通过3D云点激光相机获取数据，将旋转轴A(第一旋转轴40)与相机呈垂直状态；通过3D云点激光相机获取数据，将旋转轴C(第二旋转轴50)与机台呈平行状态，从而便于更好地通过3D云点激光相机获取标定块30上的球体20外表面的点位坐标。也使得旋转轴与水平方向水平或垂直，方便设备加工调试。

参阅图5，在本发明的一个实施例中，所述五轴设备标定方法还包括步骤：

S401、驱动所述治具围绕第二旋转轴50转动至多个位置，并获取所述球体20处于不同位置时的各个球心坐标；通过转动球体20围绕第一旋转轴转动，这样球体20的球心可产生以第一旋转轴40为中心的圆形轨迹，通过圆形轨迹可求出第一旋转轴40的轴心坐标，并通过3D云点激光相机获取的任意N点云数据，并采用最小二乘法拟合球面，来求得多个球心坐标M越大精度越高M>=3。

S402、根据多个球心坐标，采用最小二乘法拟合平面圆；S403、根据拟合平面圆计算第二旋转轴50的轴心坐标。由于球体20以第一旋转轴40为轴心进行旋转，旋转到不同位置时，球体20的轴心会产生不同的圆形轨迹点位，通过不同的轨迹点位，可拟合轨迹圆，可通过平面圆方程(X-a2)²+(Y-b2)²=R²。来球得圆心坐标。其求值过程与第一旋转轴40的轴心坐标相同。

另一方面，参阅图1和图6，本发明还提供一种五轴设备标定系统，包括：标定块30、激光测量设备10和控制装置，所述标定块30用于安装设置在被定标加工设备的治具上，所述标定块30上设有一球体20；在本发明的一个实施例，所述球体20设置在所述标定块30的上表面的一角的位置。所述激光测量设备10安装设置在所述球体20的上方的位置；过样，可通过激光测量设备10对所述球体20的外表面的坐标进行测量。在本发明的一个实施例，所述激光装置为3D云点激光相机。3D云点激光相机具有X、Y、Z轴三个维度的信息，并且其精度可以达到um级别，从而解决了数据获取的问题。3D云点激光相机的点云数据量比单点激光设备大了几个数量级并且一次性获取的，节省时间、算力全部用在计算标定数据中，不需要进行频繁的坐标系转换。

参阅图6，所述控制装置内设有存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的五轴设备标定方法；所述控制装置分别与所述激光测量设备10及被定标加工设备通信连接，以驱动所述被定标加工设备转动及控制所述激光测量设备10获取所述球体20外表面XYZ三维点位数据。如图6中所示，所述控制装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现S101至S1010所述的五轴设备标定方法。

本发明实施例提供五轴设备标定系统中，通过标定块30用于安装设置在被定标加工设备的治具上，所述标定块30上设有一球体20；所述激光测量设备10安装设置在所述球体20的上方的位置；处理器执行所述计算机程序时实现上述的五轴设备标定方法；所述控制装置分别与所述激光测量设备10及被定标加工设备通信连接，以驱动所述被定标加工设备转动及控制所述激光测量设备10获取所述球体20外表面XYZ三维点位数据。如此，通过3D云点激光相机获取球体20的外表面三维数据，来寻找球心，并通过多个球心点来确定旋转轴的方式，可减少人工操作的误差问题，进而提高设备标定的精度和效率。

参阅图6，所述控制装置可包括但不仅限于处理器、存储器。本领域技术成员可以理解，图示仅仅是控制装置的示例，并不构成对控制装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述控制装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立预设硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器可以是所述控制装置的内部存储单元，例如控制装置的硬盘或内存。所述存储器也可以是所述控制装置的外部存储设备，例如所述控制装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card ,SMC)，安全数字(Secure Digital ,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器还可以既包括所述控制装置的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器用于存储所述计算机程序以及所述控制装置所需的其他程序和数据。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种五轴设备标定方法，其特征在于，包括步骤：

控制激光测量设备发射检测激光，并接收被定标加工设备上的治具处于第一位置、第二位置、第三位置时，所述被定标加工设备的治具上的标定块上的球体的外表面反射的第一激光、第二激光、第三激光；

根据所述第一激光、第二激光、第三激光分别获取球体外表面不少于三个坐标点的第一XYZ三维点位数据、第二XYZ三维点位数据和第三XYZ三维点位数据；

根据所述第一XYZ三维点位数据、第二XYZ三维点位数据和第三XYZ三维点位数据分别获取球体的第一球心坐标、第二球心坐标、第三球心坐标；

根据第一球心坐标、第二球心坐标和第三球心坐标获取第一旋转轴的轴心坐标；

驱动所述治具围绕第二旋转轴转动至多个位置，并获取所述球体处于不同位置时的各个球心坐标；

根据多个球心坐标，采用最小二乘法拟合平面圆；

根据拟合平面圆计算第二旋转轴的轴心坐标；

其中，

在所述控制激光测量设备发射检测激光之前还包括：

控制被定标加工设备移动至所述激光测量设备的下方的位置，使得所述第一旋转轴长度延伸方向与激光测量设备的出光方向呈垂直状态；使得所述第二旋转轴长度延伸方向与激光测量设备的出光方向呈平行状态，并通过3D云点激光相机获取数据；

其中，

所述根据所述第一XYZ三维点位数据获取球体的第一球心坐标方法包括：

根据球体外表面多个坐标点的XYZ三维信息，采用最小二乘法拟合球面；

根据拟合球面计算球体的球心坐标；

所述采用最小二乘法拟合球面方法为：

计算V为最小值；

其中，A=2a；B=2b；C=2c；D=a²+b²+c²-R²；a、b、c为球心坐标，R为球体半径；

其中，

获取第一旋转轴的轴心坐标还方法包括：

驱动所述治具围绕第一旋转轴转动至多个位置，并获取所述球体处于不同位置时的各个球心坐标；

根据多个球心坐标，采用最小二乘法拟合平面圆；

根据拟合平面圆计算第一旋转轴的轴心坐标；

所述采用最小二乘法拟合平面圆方法为：S

，计算S为最小值；

其中，A1=2a1；B1=2b1；C1=2c1；D1=a1²+b1²-R1²；a1、b1为圆心坐标，R1为圆半径。

2.一种五轴设备标定系统，其特征在于，包括：

标定块，所述标定块用于安装设置在被定标加工设备的治具上，所述标定块上设有一球体；

激光测量设备，所述激光测量设备安装设置在所述球体的上方的位置；

控制装置，所述控制装置内设有存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1所述的五轴设备标定方法；所述控制装置分别与所述激光测量设备及被定标加工设备通信连接，以驱动所述被定标加工设备转动及控制所述激光测量设备获取所述球体外表面XYZ三维点位数据。

3.根据权利要求2所述的五轴设备标定系统，其特征在于，所述激光测量设备为3D云点激光相机。

4.根据权利要求3所述的五轴设备标定系统，其特征在于，所述球体设置在所述标定块的上表面的一角的位置。

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