CN117190854A - 一种二维运动平台位置误差的测量系统及补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维运动平台位置误差的测量系统，它包括二维运动平台、真空吸盘、标定板、同轴光源、镜头、工业相机、相机支架、支架底座；二维运动平台由底座、X轴运动平台和Y轴运动平台组成，标定板包括棋盘格标定板和定位靶标标定板，两者分开使用。同时，本发明公开了一种二维运动平台位置误差的补偿方法，其包含如下步骤：S1.相机标定；S2.设置运动平台参数；S3.基准点设置；S4.X轴轨迹拟合；S5.Y轴轨迹拟合；S6.正交性计算；S7.位置误差计算；S8.误差模型建立；S9.误差补偿。本发明所方法通过该系统可以对大行程二维运动平台的正交性误差、定位误差和直线度误差进行简单高效的测量并予以补偿。

Description

一种二维运动平台位置误差的测量系统及补偿方法

技术领域

本发明涉及精密定位控制和视觉检测技术领域，具体为一种二维运动平台位置误差的测量系统及补偿方法。

背景技术

精密运动平台的定位精度、直线度和正交性作为衡量其动态特性的重要指标，直接体现了精密运动平台的实际性能。二维运动平台的误差主要取决于电机运行精度误差、导轨安装误差等系统误差，通过对系统误差进行校正可以有效的提高运动平台的定位精度。目前常用激光干涉仪对精密运动平台的各项位置误差进行测量，但其成本昂贵、组装调试过程较为困难，且因激光波长极易受到环境影响，导致测量精度波动较大，难以对精密运动平台的各项精度和误差进行有效的评估。

针对上述问题，视觉检测技术也逐渐应用到精密运动平台的位置误差测量中。然而，大多数情况下运动平台的待测行程范围是远超相机视场的，对大行程误差检测造成了一定影响。论文《基于双目视觉的定位平台直线度误差测量研究》(来源于2021广东工业大学的研究生论文)中提出了一种大行程直线度拼接重构的测量方法，该方法通过将总行程划分为具有一定重叠区域的数段较短行程，分别测量每一小段行程的直线度误差后，再根据重叠区域将数段小行程拼接起来，从而实现大行程直线度误差的测量，其缺点是：该测量方法需要在数段小行程内分别进行一次完整的测量，重复检测部分多、拼接步骤较为繁琐，影响测量效率，且该方法只针对直线度误差，无法对其他指标做出有效评估。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种二维运动平台位置误差测量系统及补偿方法，该方法通过该系统可以对大行程二维运动平台的正交性误差、定位误差和直线度误差进行简单高效的测量并予以补偿。

本发明一种二维运动平台位置误差的测量系统，它包括二维运动平台、真空吸盘、标定板、同轴光源、镜头、工业相机、相机支架、支架底座；二维运动平台由底座、X轴运动平台和Y轴运动平台组成，真空吸盘固定在二维运动平台的上面，标定板吸附在真空吸盘上，相机支架固定在支架底座上，同轴光源通过相机支架设置在标定板的上方，工业相机通过相机支架设置在同轴光源的上方，镜头连接在工业相机上，标定板包括棋盘格标定板和定位靶标标定板，两者分开使用；棋盘格标定板上为等间距布置的黑白方格、其尺寸是略小于相机视场的；定位靶标标定板上为等间距交错布置的两种易于分辨的靶标，水平方向上两相邻同样靶标间的距离为a，竖直方向上两相邻同样靶标间的距离为b；a、b的数值需分别小于相机视场的宽度和高度、其尺寸不小于测量的行程。

本发明一种二维运动平台位置误差的补偿方法，其包含如下步骤：S1.相机标定；S2.设置运动平台参数；S3.基准点设置；S4.X轴轨迹拟合；S5.Y轴轨迹拟合；S6.正交性计算；S7.位置误差计算；S8.误差模型建立；S9.误差补偿。

其中，步骤S1相机标定为：使用棋盘格标定板对单目相机进行标定，获取单目相机的内外参数和畸变系数，通过畸变系数来矫正由于镜头畸变导致的图像变形，通过内外参数获取像素坐标系与标定板坐标系的转换关系式；

其中，步骤S2为设置运动平台X轴和Y轴的移动步长、移动路径、停留时间等参数：X轴移动步长与定位靶标标定板水平方向上两相邻靶标间的距离相等，即X轴移动步长为a，移动路径为{0,a,2a……(N-1)a，Na}；y轴移动步长与定位靶标标定板竖直方向上两相邻靶标间的距离相等，即Y轴移动步长为b，移动路径为{0,b,2b……(N-1)b，Nb}；N为1、2、3、……n正整数；停留时间为X轴或Y轴每次移动一个步长后所停留的时间，停留时间应大于运动平台整定时间。

其中，步骤S3基准点设置具体为：更换定位靶标，使运动平台X轴和Y轴按移动步长进行移动时，可同时观察到同一行或同一列中两个完整的相邻靶标；将运动平台复位，获取此时右侧实心圆和上侧十字形的靶标中心点处坐标并分别设置为基准点p₁、p₂，则两点之间的平移向量

其中，步骤S4X轴轨迹拟合具体为：保持运动平台Y轴坐标不变，按照移动路径移动X轴，每移动一个步长控制相机取像一次，通过相邻靶标间的位置关系可计算出每次移动时运动平台的实际位置，使用最小二乘法将移动过程中计算所得到的坐标集合拟合为一条直线，该直线与棋盘格标定板U轴间的夹角θ_x即为运动平台X轴与棋盘格标定板U轴的夹角；步骤S5Y轴轨迹拟合具体为：保持运动平台X轴坐标不变，按照移动路径移动Y轴，每移动一个步长控制相机取像一次，通过相邻靶标间的位置关系可计算出每次移动时运动平台的实际位置，使用最小二乘法将移动过程中计算所得到的坐标集合拟合为一条直线，该直线与棋盘格标定板V轴间的夹角θ_y即为运动平台Y轴与棋盘格标定板V轴的夹角。

其中，步骤S6正交性计算具体为：使用θ_x、θ_y可计算得到运动平台X轴与Y轴间的实际夹角θ，则即为运动平台的正交性误差值。

其中，步骤S7位置误差计算具体为：通过θ_x、θ_y、基准点p₁，可得到标定板坐标系和以X轴或以Y轴为基准的运动平台坐标系的转换关系，再分别将上述采样点坐标进行转换，得到X轴和Y轴在上述采样点处的定位误差值和直线度误差值；通过实际Y轴与以X轴为基准的理论Y轴间的夹角计算得到移动至目标位置时，两轴的实际目标位移量ρ_x、ρ_y。

其中，步骤S8误差模型建立具体为：建立X轴的定位误差模型X_x、直线度误差模型X_y，Y轴的定位误差模型Y_y、直线度误差模型Y_x，正交性误差模型ρ_x、ρ_y。

其中，步骤S9误差补偿具体为：根据上述误差模型X_x、X_y、Y_y、Y_x、ρ_x、ρ_y，对二维运动平台的X、Y轴进行误差补偿，以提高运动平台的正交性、定位精度和直线度。

本发明二维运动平台位置误差的测量系统和补偿方法的有益效果是：1、通过获取定位靶标标定板上两相邻靶点间的相对位置关系来计算运动平台的实际位置，从而实现对大行程运动平台位置误差的准确测量；克服了已有位置误差视觉检测方法需多次检测拼接的问题；2、在测量后通过对二维运动平台X轴和Y轴正交性误差、定位误差和直线度误差模型的建立，实现了对大行程二维运动平台位置误差的补偿，可有效提升运动平台的正交性、定位精度和直线度，进而提高了运动平台的定位精度。

附图说明

图1为本发明二维运动平台位置误差的测量系统的示意图；

图2为棋盘格标定板的示意图；

图3为定位靶标标定板的示意图；

图4为二维运动平台位置误差补偿方法的流程示意图；

图5为X轴上靶点位置获取的原理示意图；

图6为Y轴上靶点位置获取的原理示意图；

图7为X轴和Y轴正交性计算的原理示意图；

图8为X轴定位误差及直线度误差计算的原理示意图；

图9为Y轴定位误差及直线度误差计算的原理示意图；

图10为正交性误差计算的原理示意图；

图11为X轴补偿前后定位精度对比示意图；

图12为Y轴补偿前后定位精度对比示意图；

图13为X轴补偿前后直线度对比示意图；

图14为Y轴补偿前后直线度对比示意图。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

实施例1

如图1所示，本发明一种二维运动平台位置误差的测量系统，它包括二维运动平台、真空吸盘4、标定板5、同轴光源6、镜头7、工业相机8、相机支架9、支架底座10；二维运动平台由底座1、X轴运动平台2和Y轴运动平台3组成，真空吸盘4固定在二维运动平台的上面，标定板5吸附在真空吸盘4上，相机支架9固定在支架底座10上，同轴光源6通过相机支架9设置在标定板5的上方，工业相机8通过相机支架9设置在同轴光源6的上方，镜头7连接在工业相机8上，标定板5包括棋盘格标定板和定位靶标标定板，两者分开使用。

如图2所示，棋盘格标定板上为等间距布置的黑白方格。为了使用棋盘格标定板对单目相机做标定，棋盘格标定板的尺寸是略小于相机视场的。

如图3所示，定位靶标标定板上为等间距交错布置的两种易于分辨的靶标，优选为实心圆形靶标和十字形靶标。定位靶标标定板中：水平方向上两相邻同样靶标间的距离为a，竖直方向上两相邻同样靶标间的距离为b；a、b的数值需分别小于相机视场的宽度和高度，以确保相机能够同时观察到水平或竖直方向上两个完整的相邻靶标，进而计算相邻靶标的位置关系。定位靶标标定板的尺寸不小于测量的行程。

比如相机视场30mm*30mm，要测100mm的行程，则棋盘格标定板大约是20mm*20mm，定位靶标标定板至少为100mm*100mm。

实施例2

如图4所示，本发明一种二维运动平台位置误差的补偿方法，包含如下步骤：

S1.相机标定：使用棋盘格标定板对单目相机进行标定，获取单目相机的内外参数和畸变系数，通过畸变系数来矫正由于镜头畸变导致的图像变形，通过内外参数获取像素坐标系与标定板坐标系的转换关系式；

具体如下：由张正友标定法可知世界坐标系到像素坐标系的转换关系为：

其中：s为比例系数，为像素坐标，k为相机内参，R、T为相机外参，为世界坐标。因运动平台表面为以X轴和Y轴构成的二维平面，故可将z_w视为0，通过相机的内外参数和像素坐标值可求出该像素点处的比例系数s：

则由像素坐标系至世界坐标系的转换关系式为：

即通过该变换关系式可将图像中各点的像素坐标转换至世界坐标系下；

其中：像素坐标系是以相机拍出的图片的左上角为原点定义的坐标系；世界坐标系是以棋盘格标定板的中心为原点定义的一个坐标系，也称标定板坐标系(世界坐标系和标定板坐标系为同一个概念)；标定板坐标系和二维运动平台坐标系间是两个平行的平面，仅原点和角度不同而已。

S2.设置运动平台参数：设置运动平台X轴和Y轴的移动步长、移动路径、停留时间等参数；

其中：X轴移动步长与定位靶标标定板水平方向上两相邻靶标间的距离相等，即X轴移动步长为a，移动路径为{0,a,2a……(N-1)a，Na}；y轴移动步长与定位靶标标定板竖直方向上两相邻靶标间的距离相等，即Y轴移动步长为b，移动路径为{0,b,2b……(N-1)b，Nb}；N为1、2、3、……n正整数；停留时间为X轴或Y轴每次移动一个步长后所停留的时间，停留时间应大于运动平台整定时间，防止由于运动平台未停稳导致的测量误差产生，便于相机进行稳定取像。

S3.基准点设置：更换定位靶标并对其进行适当调整，使运动平台X轴和Y轴按移动步长进行移动时，可同时观察到同一行或同一列中两个完整的相邻靶标；将运动平台复位，获取此时右侧实心圆和上侧十字形的靶标中心点处坐标并分别设置为基准点p₁、p₂，则两点之间的平移向量

具体步骤如下：将运动平台复位至原点，将棋盘格标定板更换为定位靶标标定板，对其位置进行适当调整，使运动平台X轴和Y轴按移动步长进行移动时，在相机视场内可同时观察到同一行或同一列中两个完整的相邻靶标；调整完成后再次将运动平台复位至原点，此时在相机视场内可同时观察到同一行左右两个实心圆靶标和同一列上下两个十字形靶标；相机随之取像一次，获取此时右侧实心圆和上面十字形两个靶标中心点处的像素坐标，利用公式二将此两点转换至标定板坐标系下为基准点p₁(x₀,y₀)、p₂(x₁,y₁)，分别代表X轴的原点、Y轴的原点，为在后续坐标转换中统一坐标系，故需设置平移向量将Y轴原点移动至与X轴原点重合，则即所获取的十字形靶标在标定板坐标系下的坐标值均需加上平移向量以确保坐标统一，后续不再赘述。

S4.X轴轨迹拟合：保持运动平台Y轴坐标不变，按照移动路径移动X轴，每移动一个步长控制相机取像一次，获取左右两侧实心圆靶标中心的坐标并计算其位置关系；通过相邻靶标间的位置关系可计算出每次移动时运动平台的实际位置，使用最小二乘法将移动过程中计算所得到的坐标集合拟合为一条直线，该直线与棋盘格标定板U轴间的夹角θ_x即为运动平台X轴与棋盘格标定板U轴的夹角；

具体步骤如下：如图5所示，保持运动平台Y轴坐标不变，按照移动步长和路径移动X轴：控制相机在X轴零点处时取像一次，获取此时实心圆靶标c₁和c₂在标定板坐标系下的坐标c₁₁、c₂₁，记即使X轴运动平台移动一个步长，控制相机取像一次，获取此时相机视场内实心圆靶标c₂和c₃在标定板坐标系下的坐标c₂₂、c₃₁，记则此时靶标c₁在标定板坐标系下的坐标为以此类推，则X轴第N次移动后靶标c₁此时的坐标为

将上述靶标c₁在不同时刻下的坐标c₁₁、c₁₂……c_1N、c_1(N+1)记录为一个点集Q_c，该点集中的所有点即代表了按设定的移动路径和步长运动时，X轴的实际移动位置在标定板坐标系下的坐标；使用最小二乘法将点集Q_c中的所有点拟合为一条直线，该直线与棋盘格标定板U轴间的夹角θ_x即为运动平台X轴与棋盘格标定板U轴的夹角，当棋盘格标定板U轴在运动平台X轴的逆时针方向时θ_x为正，顺时针方向时θ_x为负。

S5.Y轴轨迹拟合：保持运动平台X轴坐标不变，按照移动路径移动Y轴，每移动一个步长控制相机取像一次，获取上下两个十字形靶标中心的坐标并计算其位置关系；通过相邻靶标间的位置关系可计算出每次移动时运动平台的实际位置，使用最小二乘法将移动过程中计算所得到的坐标集合拟合为一条直线，该直线与棋盘格标定板V轴间的夹角θ_y即为运动平台Y轴与棋盘格标定板V轴的夹角；

具体步骤如下：如图6所示，保持运动平台X轴坐标不变，按照移动步长和路径移动Y轴：控制相机在Y轴零点处时取像一次，获取此时十字形靶标d₁和d₂在标定板坐标系下的坐标d₁₁、d₂₁，记即使Y轴运动平台移动一个步长，控制相机取像一次，获取此时相机视场内十字形靶标d₂和d₃在标定板坐标系下的坐标d₂₂、d₃₁，记则此时靶标d₁在标定板坐标系下的坐标为以此类推，则Y轴第N次移动后靶标d₁此时的坐标为

将上述靶标d₁在不同时刻下的坐标d₁₁、d₁₂……d_1N、d_1(N+1)记录为一个点集Q_d，该点集中的所有点即代表了按设定的移动路径和步长运动时，Y轴的实际移动位置在标定板坐标系下的坐标；使用最小二乘法将点集Q_d中的所有点拟合为一条直线，该直线与棋盘格标定板V轴间的夹角θ_y即为运动平台Y轴与棋盘格标定板V轴的夹角，当棋盘格标定板V轴在运动平台Y轴的逆时针方向时θ_y为正，顺时针方向时θ_y为负。

S6.正交性计算：使用θ_x、θ_y可计算得到运动平台X轴与Y轴间的实际夹角θ，则即为运动平台的正交性误差值；

如图7所示，标定板坐标系中U轴和V轴间夹角为通过步骤S4得运动平台X轴与标定板U轴间夹角θ_x、步骤S5得运动平台Y轴与标定板V轴间夹角θ_y，可计算得到运动平台X轴与Y轴间的实际夹角则即为运动平台正交性。

S7.位置误差计算：通过θ_x、θ_y、基准点p₁，可得到标定板坐标系和以X轴或以Y轴为基准的运动平台坐标系的转换关系，再分别将上述采样点坐标进行转换，得到X轴和Y轴在上述采样点处的定位误差值和直线度误差值；通过实际Y轴与以X轴为基准的理论Y轴间的夹角计算得到移动至目标位置时，两轴的实际目标位移量ρ_x、ρ_y；

具体陈述如下：因运动平台坐标系平面与标定板坐标系平面平行，两坐标系间只存在旋转变换和平移变换，故可利用两坐标系间的旋转角度和平移向量构建刚体变换，得到由标定板坐标系至运动平台坐标系的转换关系；

运动平台以X轴为基准轴，因运动平台X轴与Y轴间存在正交性误差，故需分别对X轴和Y轴的定位误差及直线度误差进行计算后，再对因实际Y轴与以X轴为基准的理论Y轴不重合所导致的正交性误差进行计算：

Ⅰ、X轴的定位误差及直线度误差计算：通过运动平台X轴与标定板U轴间夹角θ_x、原点p₁(x₀,y₀)，可得到标定板坐标系转换到以X轴为基准的运动平台坐标系的变换关系：

其中(x_ci,y_ci)为标定板坐标系下的坐标，(x_cti,y_cti)为以X轴为基准的运动平台坐标系下的坐标；将上述步骤S4中点集Q_c内所有采样点与其目标位置在X、Y方向上的坐标差值进行比较，可得到X轴在上述采样点处的定位误差值和直线度误差值：如图8所示，以X轴上采样点c₁(x_c1,y_c1)为例，该点目标位置为c_a1(a,0)，则该点处定位误差为x_c1-a，直线度误差为y_c1；

Ⅱ、Y轴的定位误差及直线度误差计算；通过运动平台Y轴与标定板V轴间夹角θ_y、原点p₁(x₀,y₀)，可得到标定板坐标系转换到以Y轴为基准的运动平台坐标系的变换关系：

其中(x_di,y_di)为标定板坐标系下的坐标，(x_dti,y_dti)为以Y轴为基准的运动平台坐标系下的坐标；将上述步骤S5中点集Q_d内所有采样点与其目标位置在X、Y方向上的坐标差值进行比较，可得到Y轴在上述采样点处的定位误差值和直线度误差值：如图9所示，以Y轴上采样点d₁(x_d1,y_d1)为例，该点目标位置为d_b1(0,b)，则该点处定位误差为y_d1-b，直线度误差为x_d1；

Ⅲ、正交性误差计算；如图10所示，因实际Y轴与理论Y轴间存在夹角导致存在正交性误差，则当目标位置为p_b(x_b,y_b)时，实际Y轴所需位移值ρ_y(p_b)为：

因正交性误差的存在，Y轴的移动会在X轴上产生运动分量，故实际X轴所需位移值ρ_x(p_b)为：

ρ_x(p_b)＝x_b-y_b*tanθ_q。

S8.误差模型建立：建立X轴的定位误差模型X_x、直线度误差模型X_y，Y轴的定位误差模型Y_y、直线度误差模型Y_x，正交性误差模型ρ_x、ρ_y；

具体步骤为：

Ⅰ、以X轴和Y轴采样点处的目标位置为自变量，目标位置处的定位误差、直线度误差为因变量，使用基于最小二乘的多项式拟合法，建立X轴的定位误差模型X_x、直线度误差模型X_y、Y轴的定位误差模型Y_y、直线度误差模型Y_x；

其中，优先选用三次多项式进行拟合，所述三次多项式的一般形式为：

y＝ax³+bx²+cx+d；

当然，也可选用更高阶次的多项式以提高拟合精度。

Ⅱ、正交性误差模型为步骤S7中的ρ_x、ρ_y。

S9.误差补偿；根据上述误差模型X_x、X_y、Y_y、Y_x、ρ_x、ρ_y，对二维运动平台的X、Y轴进行误差补偿，以提高运动平台的正交性、定位精度和直线度：

具体补偿方法为：以目标位置p_m(x_m,y_m)为例，首先对其进行正交性补偿，正交性补偿后目标位置为(ρ_x(p_m),ρ_y(p_m))，随后进行定位精度和直线度补偿；因实际X轴和Y轴间存在正交性误差，则对定位误差和直线度误差进行补偿时也需考虑正交性误差对两者造成的影响；即X轴上的误差包括X轴的定位误差、Y轴的直线度误差在X轴上的分量、X轴的直线度误差在X轴上的分量，Y轴上的误差包括Y轴的定位误差、X轴的直线度误差在Y轴上的分量、Y轴的直线度误差在Y轴上的分量；补偿后输入至运动平台X轴和Y轴的坐标值为：

X轴：ρ_x(p_m)-X_x(ρ_x(p_m))-Y_x(ρ_y(p_m))*cosθ_q-X_y(ρ_x(p_m))*tanθ_q；

Y轴：

将该坐标值计算式输入至运动平台控制器中完成误差补偿。

这样，当需要移动到目标位置p_m(x_m,y_m)时，将目标位置输入计算式得到X轴、Y轴的移动值，二维平台X轴、Y轴按移动值移动后，实际上移动到目标位置p_m(x_m,y_m)；即根据目标点坐标，改变输入至运动平台X轴和Y轴的实际坐标值。

本发明使用测量系统对二维运动平台X轴和Y轴的定位精度误差、直线度误差、正交性误差进行测量，建立运动平台X轴和Y轴的正交性误差模型、定位误差模型和直线度误差模型，保证运动平台可以准确地移动至目标位置。

二维运动平台X轴和Y轴补偿前后的定位误差和直线度误差曲线如图11～图14所示。其中补偿前两轴正交性为0.00443491rad，补偿后两轴正交性为0.00030632rad。通过补偿前后X轴和Y轴的正交性值、定位精度和直线度曲线可知，本发明可以对二维运动平台的位置误差(正交性误差、定位误差和直线度误差)进行有效的测量和补偿，提高了运动平台的定位精度。

本发明的有益效果是：1、通过获取定位靶标标定板上两相邻靶点间的相对位置关系来计算运动平台的实际位置，从而实现对大行程运动平台位置误差的准确测量；克服了已有位置误差视觉检测方法需多次检测拼接的问题；2、在测量后通过对二维运动平台X轴和Y轴正交性误差、定位误差和直线度误差模型的建立，实现了对大行程二维运动平台位置误差的补偿，可有效提升运动平台的正交性、定位精度和直线度，进而提高了运动平台的定位精度。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种二维运动平台位置误差的测量系统，其特征是：它包括二维运动平台、真空吸盘(4)、标定板(5)、同轴光源(6)、镜头(7)、工业相机(8)、相机支架(9)、支架底座(10)；二维运动平台由底座(1)、X轴运动平台(2)和Y轴运动平台(3)组成，真空吸盘(4)固定在二维运动平台的上面，标定板(5)吸附在真空吸盘(4)上，相机支架(9)固定在支架底座(10)上，同轴光源(6)通过相机支架(9)设置在标定板(5)的上方，工业相机8通过相机支架(9)设置在同轴光源(6)的上方，镜头(7)连接在工业相机(8)上，标定板(5)包括棋盘格标定板和定位靶标标定板，两者分开使用；棋盘格标定板上为等间距布置的黑白方格、其尺寸是略小于相机视场的；定位靶标标定板上为等间距交错布置的两种易于分辨的靶标，水平方向上两相邻同样靶标间的距离为a，竖直方向上两相邻同样靶标间的距离为b；a、b的数值需分别小于相机视场的宽度和高度、其尺寸不小于测量的行程。

2.一种二维运动平台位置误差的补偿方法，其包含如下步骤：S1.相机标定；S2.设置运动平台参数；S3.基准点设置；S4.X轴轨迹拟合；S5.Y轴轨迹拟合；S6.正交性计算；S7.位置误差计算；S8.误差模型建立；S9.误差补偿。

3.根据权利要求2所述的补偿方法，其特征是：步骤S1相机标定为：使用棋盘格标定板对单目相机进行标定，获取单目相机的内外参数和畸变系数，通过畸变系数来矫正由于镜头畸变导致的图像变形，通过内外参数获取像素坐标系与标定板坐标系的转换关系式。

4.根据权利要求2所述的补偿方法，其特征是：步骤S2为设置运动平台X轴和Y轴的移动步长、移动路径、停留时间等参数：X轴移动步长与定位靶标标定板水平方向上两相邻靶标间的距离相等，即X轴移动步长为a，移动路径为{0,a,2a……(N-1)a，Na}；y轴移动步长与定位靶标标定板竖直方向上两相邻靶标间的距离相等，即Y轴移动步长为b，移动路径为{0,b,2b……(N-1)b，Nb}；N为1、2、3、……n正整数；停留时间为X轴或Y轴每次移动一个步长后所停留的时间，停留时间应大于运动平台整定时间。

5.根据权利要求2所述的补偿方法，其特征是：步骤S3基准点设置具体为：更换定位靶标，使运动平台X轴和Y轴按移动步长进行移动时，可同时观察到同一行或同一列中两个完整的相邻靶标；将运动平台复位，获取此时右侧实心圆和上侧十字形的靶标中心点处坐标并分别设置为基准点p₁、p₂，则两点之间的平移向量

6.根据权利要求2所述的补偿方法，其特征是：步骤S4X轴轨迹拟合具体为：保持运动平台Y轴坐标不变，按照移动路径移动X轴，每移动一个步长控制相机取像一次，通过相邻靶标间的位置关系可计算出每次移动时运动平台的实际位置，使用最小二乘法将移动过程中计算所得到的坐标集合拟合为一条直线，该直线与棋盘格标定板U轴间的夹角θ_x即为运动平台X轴与棋盘格标定板U轴的夹角；步骤S5Y轴轨迹拟合具体为：保持运动平台X轴坐标不变，按照移动路径移动Y轴，每移动一个步长控制相机取像一次，通过相邻靶标间的位置关系可计算出每次移动时运动平台的实际位置，使用最小二乘法将移动过程中计算所得到的坐标集合拟合为一条直线，该直线与棋盘格标定板V轴间的夹角θ_y即为运动平台Y轴与棋盘格标定板V轴的夹角。

7.根据权利要求2所述的补偿方法，其特征是：步骤S6正交性计算具体为：使用θ_x、θ_y可计算得到运动平台X轴与Y轴间的实际夹角θ，则即为运动平台的正交性误差值。

8.根据权利要求2所述的补偿方法，其特征是：步骤S7位置误差计算具体为：通过θ_x、θ_y、基准点p₁，可得到标定板坐标系和以X轴或以Y轴为基准的运动平台坐标系的转换关系，再分别将上述采样点坐标进行转换，得到X轴和Y轴在上述采样点处的定位误差值和直线度误差值；通过实际Y轴与以X轴为基准的理论Y轴间的夹角计算得到移动至目标位置时，两轴的实际目标位移量ρ_x、ρ_y。

9.根据权利要求2所述的补偿方法，其特征是：步骤S8误差模型建立具体为：建立X轴的定位误差模型X_x、直线度误差模型X_y，Y轴的定位误差模型Y_y、直线度误差模型Y_x，正交性误差模型ρ_x、ρ_y。

10.根据权利要求2所述的补偿方法，其特征是：步骤S9误差补偿具体为：根据上述误差模型X_x、X_y、Y_y、Y_x、ρ_x、ρ_y，对二维运动平台的X、Y轴进行误差补偿，以提高运动平台的正交性、定位精度和直线度。