TW201523183A - 旋轉台精度補償系統及方法 - Google Patents

Abstract

一種旋轉台精度補償系統，該系統包括複數模組，用於將旋轉台的旋轉區間分成多份角度區間；從中依次選擇其中一個角度區間，並控制所述旋轉台旋轉到所選擇的角度區間，控制一個影像檢測設備檢測旋轉台的工作平面，得到工作平面的點雲資料；對上述點雲資料擬合成一個初始平面，再以所述初始平面為起點利用擬牛頓演算法得到所述工作平面的實際旋轉平面，於旋轉台CAD模型中，獲取旋轉台旋轉到當前角度時的理論旋轉平面，計算所述實際旋轉平面與理論旋轉平面之間的差異角度；將當前選擇的角度區間與上述計算出來的差異角度記錄到一個補償表中。

Description

旋轉台精度補償系統及方法

本發明涉及一種精度補償系統及方法，尤其涉及一種旋轉台的精度補償系統及方法。

於精密檢測和製造行業一般會用到旋轉台。旋轉台由馬達或氣缸、精密旋轉軸及機構件組成，其中馬達和旋轉軸對製造精度要求很高。旋轉台和旋轉軸一般很難做到高精度。此外，精度高製造成本亦會提高，不利於提高競爭力。

鑒於以上內容，有必要提供一種旋轉台精度補償方法及系統，能夠對一般精度的旋轉台進行補償，以達到低成本高精度的效果。

一種旋轉台精度補償方法，應用於計算設備中，用於對旋轉台的精度進行補償。該方法包括：根據所述旋轉台的最小旋轉角度和最大旋轉角度，將該旋轉台的旋轉區間等分成多份角度區間；從上述等分的角度區間中依次選擇其中一個角度區間，並控制所述旋轉台旋轉到所選擇的角度區間，控制一個影像檢測設備檢測旋轉台的工作平面，得到工作平面的點雲資料；對上述點雲資料擬合成一個初始平面，再以所述初始平面為起點利用擬牛頓演算法得到所述工作平面的實際旋轉平面，以及於旋轉台CAD模型中，獲取旋轉台旋轉到當前角度時的理論旋轉平面，計算所述實際旋轉平面與理論旋轉平面之間的差異角度；將當前選擇的角度區間與上述計算出來的差異角度記錄到一個補償表中；及輸出上述的補償表。

一種旋轉台精度補償系統，運行於計算設備中，用於對旋轉台的精度進行補償。該系統包括：處理模組，用於根據所述旋轉台的最小旋轉角度和最大旋轉角度，將該旋轉台的旋轉區間等分成多份角度區間；控制模組，用於從上述等分的角度區間中依次選擇其中一個角度區間，並控制所述旋轉台旋轉到所選擇的角度區間，控制一個影像檢測設備檢測旋轉台的工作平面，得到工作平面的點雲資料；計算模組，用於對上述點雲資料擬合成一個初始平面，再以所述初始平面為起點利用擬牛頓演算法得到所述工作平面的實際旋轉平面，以及於旋轉台CAD模型中，獲取旋轉台旋轉到當前角度時的理論旋轉平面，計算所述實際旋轉平面與理論旋轉平面之間的差異角度；所述處理模組，還用於將當前選擇的角度區間與上述計算出來的差異角度記錄到一個補償表中；及輸出模組，用於輸出上述的補償表。

相較於習知技術，本發明項所述之旋轉台精度補償系統及方法根據旋轉台的最小和最大旋轉角度，等分成多個角度區間，當旋轉台旋轉到某個角度區間時，藉由影像檢測設備對旋轉台的工作平面進行檢測，得到工作平面的實際旋轉面的法向量與理論法向量之間的差異角度，加入補償佇列，於當前度區間內實際旋轉面的法向量和理論法向量相差太大時，就把當前角度區間再細分補償，這樣差異大的角度細分，差異小的角度略過，兼顧了補償精度和速度，藉由以上的方法建立一張非線性補償表，當實際工作時旋轉台旋轉到一個角度時，直接映射補償表中的補償實際值，從而達到精確轉到某角度的目的，實現高精度旋轉台一樣的效果。

圖1是本發明旋轉台精度補償系統較佳實施例的應用環境示意圖。

圖2是本發明旋轉台精度補償系統較佳實施例的硬體架構示意圖。

圖3是本發明旋轉台精度補償系統較佳實施例的功能模組圖。

圖4是本發明旋轉台精度補償方法較佳實施例的流程圖。

圖5是一個補償表的示意圖。

圖1是本發明旋轉台精度補償系統較佳實施例的應用環境示意圖。所述應用環境包括：安裝及運行所述旋轉台精度補償系統10的計算設備1及一個旋轉台2。所述旋轉台2包括一個工作平面3及影像檢測設備4。所述影像檢測設備4可以是一個CCD（電荷耦合元件，Charge-coupled Device）設備或者一個雷射（laser）掃描器。所述影像檢測設備4安裝於工作平面3的上方。

參閱圖2所示，是本發明旋轉台精度補償系統較佳實施例的硬體架構示意圖。如上所述，所述之旋轉台精度補償系統10安裝並運行於計算設備1上。所述計算設備1可以是電腦等具有資料處理功能的電子設備。所述之計算設備1還包括儲存設備11、處理器12，及顯示設備13。

所述之旋轉台精度補償系統10包括多個由程式段所組成的功能模組（詳見圖3），用於對旋轉台3進行精度補償。

所述儲存設備11用於儲存所述旋轉台精度補償系統10中各個程式段的程式碼。該儲存設備11可以為智慧媒體卡（smart media card）、安全數位卡（secure digital card）、快閃記憶體卡（flash card）等儲存設備。

所述處理器12用於執行所述旋轉台精度補償系統10中各個程式段的程式碼，以實現旋轉台精度補償系統10的中各功能模組的功能（詳見圖4中描述）。

所述之顯示設備13用於顯示計算設備1的視覺化資料。

如圖3所示，是本發明旋轉台精度補償系統較佳實施例的功能模組圖。所述之旋轉台精度補償系統10包括處理模組100、控制模組101，計算模組102，判斷模組103及輸出模組104。

如上所述，以上各模組均以程式碼或指令的形式儲存於計算設備1的儲存設備11中或固化於該計算設備1的作業系統中，並由該計算設備1的處理器12所執行。以下結合圖4對旋轉台精度補償系統10中的各功能模組進行詳細說明。

參閱圖4所示，是本發明旋轉台精度補償方法較佳實施例的流程圖。

步驟S10，處理模組100根據旋轉台2的最小旋轉角度和最大旋轉角度，將旋轉台2的旋轉區間等分成多份角度區間。例如，若旋轉台2的最小旋轉角度為0度以及最大旋轉角度為90度，則處理模組100可以將旋轉台2的旋轉區間等分成4份角度區間，包括0度~22.5度、22.5度~45度、45度~67.5度、及67.5度~90度。

步驟S11，控制模組101從上述等分的角度區間中選擇一個角度區間，並控制旋轉台2旋轉到所選擇的角度區間，控制影像檢測設備4檢測旋轉台2的工作平面3，得到工作平面3的點雲資料。

步驟S12，計算模組102利用最小二乘法對上述點雲資料擬合成一個初始平面，再以所述初始平面為起點利用擬牛頓演算法得到所述工作平面3的實際旋轉平面。

所述擬牛頓演算法的方程式為：

，

其中，（x1，y1，z1）為點雲資料中每個點的座標，n為點雲資料中點的個數，及（x2，y2，z2）為所述工作平面3的實際旋轉平面的點的座標。所述計算模組102根據上述方程式藉由迭代計算出所述工作平面3的實際旋轉平面，使得所述點雲資料中的所有點到該平面的距離平方和的平均值最小。

步驟S13，計算模組102於旋轉台CAD模型中，獲取旋轉台2旋轉到當前角度時的理論旋轉平面，計算所述實際旋轉平面與理論旋轉平面之間的差異角度。所述旋轉台CAD模型可以預先儲存於儲存設備11中。

步驟S14，判斷模組103判斷所述差異角度是否小於一個預設閥值。當差異角度不小於所述預設閥值，則執行下述的步驟S15。否則，當差異角度小於所述預設閥值，則執行下述的步驟S16。

步驟S15，處理模組100將當前選擇的角度區間等分為多份角度區間。例如，若當前選擇的角度區間為0度~22.5度，則處理模組100可以將該角度區間再細分為多個角度區間，如包括：0度~4.5度、4.5度~9度、9度~13.5度、13.5度~18度、及18度~22.5度。接著，流程返回上述的步驟S11，以從該細分的角度區間選擇一個角度區間，重新執行上述步驟S11至S14的操作。

步驟S16，處理模組100將當前選擇的角度區間與上述計算出來的差異角度記錄到一個補償表中。所述補償表的示意圖請參閱圖5所示。

步驟S17，判斷模組103判斷是否存在沒有選擇過的角度區間。若存在沒有選擇過的角度區間，則流程返回上述的步驟S11。否則，若不存在沒有選擇過的角度區間，則執行下述的步驟S18。

步驟S18，輸出模組104輸出上述的補償表。

本發明項所述之旋轉台精度補償系統10及方法根據旋轉台2的最小和最大旋轉角度，等分成多個角度區間，當旋轉台2旋轉到某個角度區間時，藉由影像檢測設備4對旋轉台2的工作平面3進行檢測，得到工作平面3的實際旋轉面的法向量與理論法向量之間的差異角度，加入補償佇列，於當前度區間內實際旋轉面的法向量和理論法向量相差太大時，就把當前角度區間再細分補償，這樣差異大的角度細分，差異小的角度略過，兼顧了補償精度和速度，藉由以上的方法建立一張非線性補償表，當實際工作時旋轉台旋轉到一個角度時，直接映射補償表中的補償實際值，從而達到精確轉到某角度的目的，實現高精度旋轉台一樣的效果。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅爲本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例爲限，舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1‧‧‧計算設備

10‧‧‧旋轉台精度補償系統

11‧‧‧儲存設備

12‧‧‧處理器

13‧‧‧顯示設備

100‧‧‧處理模組

101‧‧‧控制模組

102‧‧‧計算模組

103‧‧‧判斷模組

104‧‧‧輸出模組

2‧‧‧旋轉台

3‧‧‧工作平面

4‧‧‧影像檢測設備

無

10‧‧‧旋轉台精度補償系統

100‧‧‧處理模組

101‧‧‧控制模組

102‧‧‧計算模組

103‧‧‧判斷模組

104‧‧‧輸出模組

Claims (6)

1. 一種旋轉台精度補償方法，應用於計算設備中，用於對旋轉台的精度進行補償，該方法包括：
   處理步驟：根據所述旋轉台的最小旋轉角度和最大旋轉角度，將該旋轉台的旋轉區間等分成多份角度區間；
   控制步驟：從上述等分的角度區間中依次選擇其中一個角度區間，並控制所述旋轉台旋轉到所選擇的角度區間，控制一個影像檢測設備檢測旋轉台的工作平面，得到工作平面的點雲資料；
   計算步驟：對上述點雲資料擬合成一個初始平面，再以所述初始平面為起點利用擬牛頓演算法得到所述工作平面的實際旋轉平面，以及於旋轉台CAD模型中，獲取旋轉台旋轉到當前角度時的理論旋轉平面，計算所述實際旋轉平面與理論旋轉平面之間的差異角度；
   記錄步驟：將當前選擇的角度區間與上述計算出來的差異角度記錄到一個補償表中；及
   輸出步驟：輸出上述的補償表。
2. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉台精度補償方法，該方法還包括：
   判斷步驟：判斷所述差異角度是否小於一個預設閥值；及
   第二處理步驟：當差異角度不小於所述預設閥值時，將當前選擇的角度區間細分為多份角度區間，並從該細分的角度區間中選擇一個角度區間，並重新執行所述控制步驟、計算步驟及記錄步驟。
3. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉台精度補償方法，所述擬牛頓演算法的方程式為：
   ，
   其中，（x1，y1，z1）為點雲資料中每個點的座標，n為點雲資料中點的個數，及（x2，y2，z2）為所述工作平面的實際旋轉平面的點的座標。
4. 一種旋轉台精度補償系統，運行於計算設備中，用於對旋轉台的精度進行補償，該系統包括：
   處理模組，用於根據所述旋轉台的最小旋轉角度和最大旋轉角度，將該旋轉台的旋轉區間等分成多份角度區間；
   控制模組，用於從上述等分的角度區間中依次選擇其中一個角度區間，並控制所述旋轉台旋轉到所選擇的角度區間，控制一個影像檢測設備檢測旋轉台的工作平面，得到工作平面的點雲資料；
   計算模組，用於對上述點雲資料擬合成一個初始平面，再以所述初始平面為起點利用擬牛頓演算法得到所述工作平面的實際旋轉平面，以及於旋轉台CAD模型中，獲取旋轉台旋轉到當前角度時的理論旋轉平面，計算所述實際旋轉平面與理論旋轉平面之間的差異角度；
   所述處理模組，還用於將當前選擇的角度區間與上述計算出來的差異角度記錄到一個補償表中；及
   輸出模組，用於輸出上述的補償表。
5. 如申請專利範圍第4項所述之旋轉台精度補償系統，該系統還包括：
   判斷模組，用於判斷所述差異角度是否小於一個預設閥值；及
   所述處理模組還用於當差異角度不小於所述預設閥值時，將當前選擇的角度區間細分為多份角度區間。
6. 如申請專利範圍第4項所述之旋轉台精度補償系統，所述擬牛頓演算法的方程式為：
   ，
   其中，（x1，y1，z1）為點雲資料中每個點的座標，n為點雲資料中點的個數，及（x2，y2，z2）為所述工作平面的實際旋轉平面的點的座標。