CN116358467A - 一种应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及影像测量与坐标测量技术领域，具体涉及一种应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，包括步骤：调整好绝对位置靶标的空间姿态，标定绝对位置靶标与双轴回转台之间的相对位置关系，确定基准坐标系O_S‑X_SY_SZ_S原点O_S的X_S0坐标分量，确定基准坐标系O_S‑X_SY_SZ_S原点O_S的Y_S0坐标分量，确定基准坐标系O_S‑X_SY_SZ_S原点O_S的Z_S0坐标分量，解算双轴回转台的回转轴线位置O_B和O_C。该应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法的目的是解决五轴影像坐标测量系统的双轴回转台的位置因受到三坐标测量机的开机与回零状态的影响而导致使用效能降低的问题。

Description

一种应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法

技术领域

本发明涉及影像测量与坐标测量技术领域，具体涉及一种应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法。

背景技术

当前，测量技术及相关学科取得长足进步，影像测量作为一种非接触式的测量技术，可以解决传统测量手段难以或无法解决的多种问题，已经广泛应用于工业现场。影像测量是将计算机视觉或机器视觉技术应用于几何特征的测量和定位，将由工业摄像头获取到的图像作为获取信息的手段，不仅具有非接触式测量方式的效率高、操作简便、适应性强以及可靠性高等优点，还具有成本低、机动灵活、信息丰富、实时性强等特点。

同时，为了较好地解决具有复杂结构、外形与型面特征的工业产品或机械零件的影像测量问题，还需要使工业摄像头具备较多的运动自由度，以提高影像测量系统的灵活性、通用性和全方位性。因此，将工业摄像头与三坐标测量机、两轴位置转台等集成在一起，设计并搭建出具有三个直线轴和两个回转轴的新型五轴影像坐标测量系统。由工业摄像头作为前端传感器采集被测物体的测量数据，而三坐标测量机作为工业摄像头的移动载体以实现其测量轨迹，并通过两轴位置转台的配合实现被测物体不同方位的测量，以获得完整的测量数据，并提高测量效率。

在此种新型五轴影像坐标测量系统中，为了使其真正具备五轴影像坐标测量功能，需要在使用之前先标定出两个回转轴的轴线在机器坐标系中的位置或三维坐标，这样才能够建立回转坐标系，以将不同角度位置下所获得的测量数据均转换到统一的空间坐标系中，实现多轴测量。然而，对于用于实现X、Y和Z轴的直线运动与坐标定位的三坐标测量机而言，其各个直线轴通常配置增量式光栅尺或相对光栅尺，以在满足功能、精度需求且与控制器配套的同时降低硬件成本。对于这种光栅尺，无绝对零位，必须靠行程开关的触发来设置零位，因而读数头在任一位置处的读数并不固定，而是与所设置的零点位置或预置点的读数有关，任一位置处的读数都是从该点位(零点或预置点)按增减脉冲的计数来显示位置，三坐标测量机类产品大多采用增量式光栅尺，而且大多数三坐标测量机类产品在开机后都要回零，以设置光栅零点(机器坐标系零点)。

而在三坐标测量机开机后的回零过程中，其X、Y和Z轴均按照定义的顺序和方向往指定行程终点运动，当碰到行程终点后往回搜索，当搜索到光栅尺的第一个零位标志后，即将光栅计数清零，这个点位就是此回零状态下的机器坐标系零点。因此，三坐标测量机的机器坐标系零点会受到回零过程及行程开关的影响，导致存在零点偏差和零点漂移，使得每次开机后的回零状态均不相同，这就会造成在某次开机并回零后标定出的两轴位置转台的回转轴线位置，无法直接应用于下次开机并回零之后的测量任务。只有在下次开机并回零后，通过坐标修正或重新标定来确定出此状态下的两轴位置转台与三坐标测量机的机器坐标系零点之间的新相对位置关系，才能将其应用于后续的测量过程以获取到正确的多视角测量数据，这就导致五轴影像坐标测量系统的操作及使用极为繁琐和不便，并且极大降低了其使用效能。

因此，发明人提供了一种应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，解决了五轴影像坐标测量系统的双轴回转台的位置因受到三坐标移动平台的开机与回零状态的影响而导致使用效能降低的技术问题。

(2)技术方案

本发明提供了一种应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，带有绝对位置靶标的五轴影像坐标测量装置包括五轴影像坐标测量装置和安装于所述五轴影像坐标测量装置的靶标装置及靶标装置防护罩，所述五轴影像坐标测量装置包括工作台、双轴回转台、夹持工装、三坐标移动平台及工业摄像头，所述双轴回转台、所述三坐标移动平台均安装于所述工作台，所述夹持工装安装于所述双轴回转台的台面上，所述工业摄像头安装于所述三坐标移动平台的Z轴移动末端上，所述靶标装置包括绝对位置靶标；

该方法包括以下步骤：

调整好所述绝对位置靶标的空间姿态；

标定所述绝对位置靶标与所述双轴回转台之间的相对位置，确定绝对位置靶标前表面、绝对位置靶标侧表面及绝对位置靶标上表面分别与俯仰坐标系O_B-X_BY_BZ_B的原点O_B和方位坐标系O_C-X_CY_CZ_C的原点O_C在X轴、Y轴、Z轴方向上的间距ΔX_BS和ΔX_CS、ΔY_BS和ΔY_CS、ΔZ_BS和ΔZ_CS；

移动所述工业摄像头，当所述绝对位置靶标前表面处于所述工业摄像头的物方焦平面上时，依据X直线运动轴的光栅尺读数确定基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S原点O_S的X_S0坐标分量；

锁定X轴并沿Y轴方向移动所述工业摄像头，当所述绝对位置靶标前棱边出现于所述工业摄像头的视场时，依据Y直线运动轴的光栅尺读数、所述绝对位置靶标前棱边的图像坐标与图像中心坐标之间的像素距离，确定基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S原点O_S的Y_S0坐标分量；

锁定X轴并沿Z轴方向移动所述工业摄像头，当所述绝对位置靶标上棱边出现于所述工业摄像头的视场时，依据Z直线运动轴的光栅尺读数、所述绝对位置靶标上棱边的图像坐标与图像中心坐标之间的像素距离，确定基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S原点O_S的Z_S0坐标分量；

依据ΔX_BS和ΔX_CS、ΔY_BS和ΔY_CS、ΔZ_BS和ΔZ_CS及X_S0坐标分量、Y_S0坐标分量、Z_S0坐标分量，获取所述双轴回转台的回转轴线位置O_B和O_C。

进一步地，所述调整好所述绝对位置靶标的空间姿态，具体为：

在开机并回零后，将所述靶标装置安装到所述工作台上，并调整所述绝对位置靶标的空间姿态和方位，使得所述绝对位置靶标前表面与YOZ面平行且所述绝对位置靶标上表面与XOY面平行，固定所述绝对位置靶标的状态且保持不变。

进一步地，所述靶标装置还包括底座及姿态调整机构，所述底座固定于所述工作台上，所述姿态调整机构安装于所述底座，所述绝对位置靶标固定于所述姿态调整机构。

进一步地，所述姿态调整机构包括一维偏摆台A、一维偏摆台B、一维旋转台、多个锁紧螺母及多个调节手柄，所述绝对位置靶标安装于所述一维旋转台；

所述一维偏摆台A、所述一维偏摆台B依次叠加安装且分别用于在对应的所述调节手柄带动下调整所述绝对位置靶标绕X轴的转动角度α和绕Y轴的转动角度β，并通过对应的所述锁紧螺母进行位置锁紧；

所述一维旋转台叠加安装于所述一维偏摆台A或所述一维偏摆台B且用于在对应的所述调节手柄带动下调整所述绝对位置靶标绕Z轴的转动角度γ，并通过对应的所述锁紧螺母进行位置锁紧。

进一步地，所述绝对位置靶标为硬质合金钢材料，其形状为立方体。

进一步地，所述带有绝对位置靶标的五轴影像坐标测量装置还包括靶标装置防护罩，所述靶标装置防护罩安装于所述工作台且罩设于所述靶标装置。

进一步地，所述靶标装置防护罩为透明材质的立方体中空壳体。

进一步地，所述靶标装置防护罩的防护罩前表面上开设有窗口。

进一步地，所述工业摄像头包括工业相机、远心镜头和光源，所述远心镜头安装于所述工业相机前端的镜头接口中，所述光源安装于所述远心镜头的前端。

进一步地，所述光源为所述LED环形光源。

(3)有益效果

综上，本发明通过根据工业摄像头的自身特点，设计了具有平面特征的绝对位置靶标并将其安装在五轴影像坐标测量装置的工作台上，通过工业摄像头获取不同开机和回零状态下的绝对位置靶标在机器坐标系中的位置，再与标定出的相对位置关系数据进行融合，从而间接获得此状态下的双轴回转台在机器坐标系中的位置，提高了五轴影像坐标测量装置的使用效能，并且具有原理简单、易于实现、计算方法简便等的优点，具有很大的实际应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种带有绝对位置靶标的五轴影像坐标测量装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种带有绝对位置靶标的五轴影像坐标测量装置的靶标装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种靶标装置的姿态调整机构的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种靶标装置的绝对位置靶标的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种带有绝对位置靶标的五轴影像坐标测量装置的工业摄像头的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种靶标装置防护罩的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种ΔX_CS(ΔX_BS)和ΔZ_CS(ΔZ_BS)的示意图；

图9是本发明实施例提供的一种ΔY_CS(ΔY_BS)的示意图；

图10是本发明实施例提供的一种绝对位置靶标前棱边处于工业摄像头视场中的图像示意图；

图11是本发明实施例提供的一种绝对位置靶标上棱边处于工业摄像头视场中的图像示意图。

图中：

1-五轴影像坐标测量装置；11-工作台；12-双轴回转台；13-夹持工装；14-三坐标移动平台；15-工业摄像头；151-工业相机；152-远心镜头；153-光源；2-靶标装置；21-底座；22-姿态调整机构；221-一维偏摆台A；222-一维偏摆台B；223-一维旋转台；224-锁紧螺母；225-调节手柄；23-绝对位置靶标；231-绝对位置靶标前表面；232-绝对位置靶标上表面；233-绝对位置靶标侧表面；234-绝对位置靶标上棱边，235-绝对位置靶标前棱边；3-靶标装置防护罩；31-防护罩前表面；311-窗口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是本发明实施例提供的一种应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法的流程示意图，如图2、图3、图7所示，带有绝对位置靶标的五轴影像坐标测量装置包括五轴影像坐标测量装置1和安装于五轴影像坐标测量装置1的靶标装置2及靶标装置防护罩3，五轴影像坐标测量装置1包括工作台11、双轴回转台12、夹持工装13、三坐标移动平台14及工业摄像头15，双轴回转台12、三坐标移动平台14均安装于工作台11，夹持工装13安装于双轴回转台12的台面上，工业摄像头15安装于三坐标移动平台14的Z轴移动末端上，靶标装置2包括绝对位置靶标23；

该方法包括以下步骤：

S100、调整好绝对位置靶标23的空间姿态。

具体地，在开机并回零后，将靶标装置2安装到工作台11上，并调整绝对位置靶标23的空间姿态和方位，使得绝对位置靶标前表面231与YOZ面平行且绝对位置靶标上表面232与XOY面平行，固定绝对位置靶标23的状态且保持不变。

S200、标定绝对位置靶标23与双轴回转台12之间的相对位置，确定绝对位置靶标前表面231、绝对位置靶标侧表面233及绝对位置靶标上表面232分别与俯仰坐标系O_B-X_BY_BZ_B的原点O_B和方位坐标系O_C-X_CY_CZ_C的原点O_C在X轴、Y轴、Z轴方向上的间距ΔX_BS和ΔX_CS、ΔY_BS和ΔY_CS、ΔZ_BS和ΔZ_CS。

具体地，应用千分表、电感测微仪或工业摄像头15作为标定工具，通过标定过程确定：如图8所示，绝对位置靶标前表面231分别与俯仰坐标系O_B-X_BY_BZ_B的原点O_B和方位坐标系O_C-X_CY_CZ_C的原点O_C在X轴方向上的间距ΔX_BS和ΔX_CS；如图9所示，绝对位置靶标侧表面233分别与O_B和O_C在Y轴方向上的间距ΔY_BS和ΔY_CS；如图8所示，绝对位置靶标上表面232分别与O_B和O_C在Z轴方向上的间距ΔZ_BS和ΔZ_CS。

S300、移动工业摄像头15，当所述绝对位置靶标前表面231处于工业摄像头15的物方焦平面上时，确定X直线运动轴的光栅尺读数为基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S原点O_S的X_S0坐标分量。

具体地，控制五轴影像坐标测量装置1的X、Y和Z轴带动工业摄像头15运动，使绝对位置靶标前表面231进入到工业摄像头15的视场中，设置X轴方向上的对焦区间与步长，进行自动对焦以使工业摄像头15正确对焦于绝对位置靶标前表面231，此时绝对位置靶标前表面231处于工业摄像头15的物方焦平面上，记录此时X、Y和Z三个直线运动轴的光栅尺读数为(X₁,Y₁,Z₁)，解算O_S的X_S0坐标分量，公式如下：

X_S0＝X₁ (1)

S400、锁定X轴并沿Y轴方向移动工业摄像头15，当绝对位置靶标前棱边235出现于工业摄像头15的视场时，依据Y直线运动轴的光栅尺读数、绝对位置靶标前棱边235的图像坐标与图像中心坐标之间的像素距离，确定基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S原点O_S的Y_S0坐标分量。

具体地，锁住X轴，使工业摄像头15沿着Y轴正方向或负方向移动，直到绝对位置靶标前棱边235出现在工业影像测头15的视场中，如图10所示，采集此时的图像并记录此时X、Y和Z三个直线运动轴的光栅尺读数为(X₂,Y₂,Z₂)(X₂＝X₁)，然后通过图像处理提取出该图像中的绝对位置靶标前棱边235的图像坐标，并计算其与图像中心坐标之间的像素距离l_a(单位：pixel)，再与对焦平面上的像素尺寸当量K(单位：mm/pixel)相乘从而将像素距离l_a转化为物理距离a(单位：mm)，即：

a＝K·l_a (2)

解算O_S的Y_S0坐标分量，公式如下：

Y_S0＝Y₂-a (3)

S500、锁定X轴并沿Z轴方向移动工业摄像头15，当绝对位置靶标上棱边234出现于工业摄像头15的视场时，依据Z直线运动轴的光栅尺读数、绝对位置靶标上棱边234的图像坐标与图像中心坐标之间的像素距离，确定基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S原点O_S的Z_S0坐标分量。

具体地，继续锁住X轴，使工业摄像头15沿着Z轴正方向移动，直到绝对位置靶标上棱边234出现在工业摄像头15的视场中，如图11所示，采集此时的图像并记录此时X、Y和Z三个直线运动轴的光栅尺读数为(X₃,Y₃,Z₃)(X₃＝X₁)，然后通过图像处理提取出该图像中的绝对位置靶标上棱边234的图像坐标，并计算其与图像中心坐标之间的像素距离l_b，再与对焦平面上的像素尺寸当量K相乘从而将像素距离l_b转化为物理距离b，即：

b＝K·l_b (4)

解算O_S的Z_S0坐标分量，公式如下：

Z_S0＝Z₃-b (5)

S600、依据ΔX_BS和ΔX_CS、ΔY_BS和ΔY_CS、ΔZ_BS和ΔZ_CS及X_S0坐标分量、Y_S0坐标分量、Z_S0坐标分量，获取双轴回转台12的回转轴线位置O_B和O_C。

具体地，通过上述步骤确定出基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S的坐标原点O_S在机器坐标系O-XYZ中的三维坐标(X_S0,Y_S0,Z_S0)，根据步骤S200中通过标定过程确定出的间距值ΔX_BS、ΔY_BS、ΔZ_BS、ΔX_CS、ΔY_CS和ΔZ_CS，解算出此状态下O_B在O-XYZ中的三维坐标(X_B0,Y_B0,Z_B0)和O_C在O-XYZ中的三维坐标(X_C0,Y_C0,Z_C0)，公式分别如下：

在上述公式中，“+”和“-”需要根据双轴回转台12与绝对位置靶标23之间在上下、左右和前后的实际相对位置关系而具体确定。

不再拆卸靶标装置2，且保持绝对位置靶标23与双轴回转台12之间的相对位置关系不变，则间距值ΔX_BS、ΔY_BS、ΔZ_BS、ΔX_CS、ΔY_CS和ΔZ_CS保持不变，在下次开机并回零后，只需进行步骤S300、步骤S400、步骤S500和步骤S600，即可解算出在此次开机和回零状态下的双轴回转台的回转中心O_B和O_C的三维坐标，从而完成五轴影像坐标测量装置1的初始化，并应用于后续的测量过程以获取到正确的多视角测量数据。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，靶标装置2还包括底座21及姿态调整机构22，底座21固定于工作台11上，姿态调整机构22安装于底座21，绝对位置靶标23固定于姿态调整机构22。

具体地，该五轴影像坐标测量装置1具有五个运动轴，分别为三个直线运动轴X、Y、Z和两个回转运动轴B、C。X、Y、Z三个直线运动轴相互垂直且集成在一起，由三坐标移动平台14实现；B、C两个回转运动轴相互垂直且集成在一起，由双轴回转台12实现。B轴的转角范围为-90°～+90°，C轴的转角范围为0°～360°。

如图2所示，三坐标移动平台14安装在工作台11上，各个直线轴均配备有气浮导轨和高精度增量式光栅尺，从而确保各个直线轴的运动平稳性和位移精度。双轴回转台12固定在工作台11上，通过机械找正与调整使B轴方向与Y轴方向平行，且C轴方向与Z轴方向平行。夹持工装13安装在双轴回转台12的台面上，用于实现被测零件的装夹与定位。

作为一种可选的实施方式，姿态调整机构22包括一维偏摆台A221、一维偏摆台B222、一维旋转台223、多个锁紧螺母224及多个调节手柄225，绝对位置靶标23安装于一维旋转台223；

一维偏摆台A221、一维偏摆台B222依次叠加安装且分别用于在对应的调节手柄225带动下调整绝对位置靶标23绕X轴的转动角度α和绕Y轴的转动角度β，并通过对应的锁紧螺母224进行位置锁紧；

一维旋转台223叠加安装于一维偏摆台A221或一维偏摆台B222且用于在对应的调节手柄225带动下调整绝对位置靶标23绕Z轴的转动角度γ，并通过对应的锁紧螺母224进行位置锁紧。

具体地，如图4所示，由于具有三个偏摆台及旋转台，因此对应设置三个锁紧螺母224、三个调节手柄225，一维偏摆台A221、一维偏摆台B222及一维旋转台223上均设置对应的锁紧螺母224、调节手柄225，为了实现一维偏摆台A221、一维偏摆台B222的偏转运动，将一维偏摆台A221与底座21之间的接触面设为弧形面，将一维偏摆台A221与一维偏摆台B222之间的接触面设为弧形面。

其中，一维偏摆台A221、一维偏摆台B222通过各自对应的调节手柄225进行-30°～+30°范围内的一维角度位置调节，并且通过其对应的锁紧螺母224进行位置锁紧；一维旋转台223通过其对应的调节手柄225进行0°～360°范围内的一维角度位置调节，并且通过其对应的锁紧螺母224进行位置锁紧。由于锁紧螺母224与调节手柄225之间的锁紧配合结构属于现有技术，在此不做赘述。

作为一种可选的实施方式，绝对位置靶标23为硬质合金钢材料，其形状为立方体。其中，绝对位置靶标23具有良好的形位精度、尺寸精度和表面质量，各个表面均为光滑、平整、纹理均匀的亚光表面，并且各条棱边均为锋利直边，没有倒角，也未被倒钝。在工业摄像头15的成像过程中，通过将三维场景投影到二维像面上而形成被测物体的二维图像，丢失了空间深度信息。因此，具有空间三维特征的标准球等不适合作为五轴影像坐标测量装置1的参考基准。由于工业摄像头15的输出为被测物体的二维图像，并且对被测物体的棱边、尖角等突变部位较为敏感，因而需要根据其自身特点来设置参考基准，以用于确定和设置五轴影像坐标测量装置1中的某一基准，因此优先考虑将绝对位置靶标23设计成立方体结构。

作为一种可选的实施方式，带有绝对位置靶标的五轴影像坐标测量装置还包括靶标装置防护罩3，靶标装置防护罩3安装于工作台11且罩设于靶标装置2。

具体地，如图7所示，靶标装置防护罩3用于靶标装置2的防尘、防碰、防撞及保护。其中，靶标装置2位于靶标装置防护罩3的内部，并且与靶标装置防护罩3的各个内表面均无接触，靶标装置防护罩3能够从靶标装置2的上方、左方、右方、前方和后方五个方向将靶标装置2罩在内部。

作为一种可选的实施方式，靶标装置防护罩3为透明材质的立方体中空壳体。其中，这样的设计以便于观察和确认靶标装置2的状态。

作为一种可选的实施方式，靶标装置防护罩3的防护罩前表面31上开设有窗口311。

具体地，如图7所示，在防护罩前表面31上开设有窗口311，以使工业摄像头15能够观测到绝对位置靶标前表面231、绝对位置靶标上棱边234和绝对位置靶标前棱边235。

作为一种可选的实施方式，工业摄像头15包括工业相机151、远心镜头152和光源153，远心镜头152安装于工业相机151前端的镜头接口中，光源153安装于远心镜头152的前端。

具体地，如图2所示，工业摄像头15是五轴影像坐标测量装置1的前端传感器，通过安装座安装于三坐标移动平台14的Z轴移动末端上，并且通过机械调整使工业摄像头15的成像光轴方向与三坐标移动平台14的X轴方向平行。

作为一种可选的实施方式，光源153为LED环形光源。其中，LED环形光源具备照射面积广，以便于工业相机151的拍摄光线满足需求。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理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权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，其特征在于，带有绝对位置靶标的五轴影像坐标测量装置包括五轴影像坐标测量装置(1)和安装于所述五轴影像坐标测量装置(1)的靶标装置(2)及靶标装置防护罩(3)，所述五轴影像坐标测量装置(1)包括工作台(11)、双轴回转台(12)、夹持工装(13)、三坐标移动平台(14)及工业摄像头(15)，所述双轴回转台(12)、所述三坐标移动平台(14)均安装于所述工作台(11)，所述夹持工装(13)安装于所述双轴回转台(12)的台面上，所述工业摄像头(15)安装于所述三坐标移动平台(14)的Z轴移动末端上，所述靶标装置(2)包括绝对位置靶标(23)；其中，

该方法包括以下步骤：

调整好所述绝对位置靶标(23)的空间姿态；

标定所述绝对位置靶标(23)与所述双轴回转台(12)之间的相对位置，确定绝对位置靶标前表面(231)、绝对位置靶标侧表面(233)及绝对位置靶标上表面(232)分别与俯仰坐标系O_B-X_BY_BZ_B的原点O_B和方位坐标系O_C-X_CY_CZ_C的原点O_C在X轴、Y轴、Z轴方向上的间距ΔX_BS和ΔX_CS、ΔY_BS和ΔY_CS、ΔZ_BS和ΔZ_CS；

移动所述工业摄像头(15)，当所述绝对位置靶标前表面(231)处于所述工业摄像头(15)的物方焦平面上时，依据X直线运动轴的光栅尺读数确定基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S原点O_S的X_S0坐标分量；

锁定X轴并沿Y轴方向移动所述工业摄像头(15)，当绝对位置靶标前棱边(235)出现于所述工业摄像头(15)的视场时，依据Y直线运动轴的光栅尺读数、所述绝对位置靶标前棱边(235)的图像坐标与图像中心坐标之间的像素距离，确定基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S原点O_S的Y_S0坐标分量；

锁定X轴并沿Z轴方向移动所述工业摄像头(15)，当绝对位置靶标上棱边(234)出现于所述工业摄像头(15)的视场时，依据Z直线运动轴的光栅尺读数、所述绝对位置靶标上棱边(234)的图像坐标与图像中心坐标之间的像素距离，确定基准坐标系O_S-X_SY_SZ_S原点O_S的Z_S0坐标分量；

依据ΔX_BS和ΔX_CS、ΔY_BS和ΔY_CS、ΔZ_BS和ΔZ_CS及X_S0坐标分量、Y_S0坐标分量、Z_S0坐标分量，获取所述双轴回转台(12)的回转轴线位置O_B和O_C。

2.根据权利要求1所述的应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，其特征在于，所述调整好所述绝对位置靶标(23)的空间姿态，具体为：

在开机并回零后，将所述靶标装置(2)安装到所述工作台(11)上，并调整所述绝对位置靶标(23)的空间姿态和方位，使得所述绝对位置靶标前表面(231)与YOZ面平行且所述绝对位置靶标上表面(232)与XOY面平行，固定所述绝对位置靶标(23)的状态且保持不变。

3.根据权利要求1所述的应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，其特征在于，所述靶标装置(2)还包括底座(21)及姿态调整机构(22)，所述底座(21)固定于所述工作台(11)上，所述姿态调整机构(22)安装于所述底座(21)，所述绝对位置靶标(23)固定于所述姿态调整机构(22)。

4.根据权利要求3所述的应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，其特征在于，所述姿态调整机构(22)包括一维偏摆台A(221)、一维偏摆台B(222)、一维旋转台(223)、多个锁紧螺母(224)及多个调节手柄(225)，所述绝对位置靶标(23)安装于所述一维旋转台(223)；

所述一维偏摆台A(221)、所述一维偏摆台B(222)依次叠加安装且分别用于在对应的所述调节手柄(225)带动下调整所述绝对位置靶标(23)绕X轴的转动角度α和绕Y轴的转动角度β，并通过对应的所述锁紧螺母(224)进行位置锁紧；

所述一维旋转台(223)叠加安装于所述一维偏摆台A(221)或所述一维偏摆台B(222)且用于在对应的所述调节手柄(225)带动下调整所述绝对位置靶标(23)绕Z轴的转动角度γ，并通过对应的所述锁紧螺母(224)进行位置锁紧。

5.根据权利要求3所述的应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，其特征在于，所述绝对位置靶标(23)为硬质合金钢材料，其形状为立方体。

6.根据权利要求1所述的应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，其特征在于，所述带有绝对位置靶标的五轴影像坐标测量装置还包括靶标装置防护罩(3)，所述靶标装置防护罩(3)安装于所述工作台(11)且罩设于所述靶标装置(2)。

7.根据权利要求6所述的应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，其特征在于，所述靶标装置防护罩(3)为透明材质的立方体中空壳体。

8.根据权利要求6或7所述的应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，其特征在于，所述靶标装置防护罩(3)的防护罩前表面(31)上开设有窗口(311)。

9.根据权利要求1所述的应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，其特征在于，所述工业摄像头(15)包括工业相机(151)、远心镜头(152)和光源(153)，所述远心镜头(152)安装于所述工业相机(151)前端的镜头接口中，所述光源(153)安装于所述远心镜头(152)的前端。

10.根据权利要求9所述的应用绝对位置靶标确定回转轴线位置的方法，其特征在于，所述光源(153)为所述LED环形光源。

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