本發(fā)明涉及精密測(cè)量，特別涉及一種多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法、裝置、介質(zhì)和設(shè)備。
背景技術(shù)：
1、在測(cè)量?jī)x器、數(shù)控機(jī)床和醫(yī)療影像儀器等設(shè)備中，回轉(zhuǎn)部件是關(guān)鍵的機(jī)械組件，如精密轉(zhuǎn)臺(tái)、主軸等的回轉(zhuǎn)部件，而其被應(yīng)用在測(cè)量?jī)x器時(shí)，其回轉(zhuǎn)誤差會(huì)使被測(cè)物體發(fā)生偏移影響測(cè)量結(jié)果?；被應(yīng)用在機(jī)床時(shí)，主軸的回轉(zhuǎn)誤差會(huì)影響加工質(zhì)量；被應(yīng)用在微納?ct系統(tǒng)中，精密轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)誤差會(huì)影響其成像質(zhì)量。因此，以誤差補(bǔ)償為目標(biāo)對(duì)多自由回轉(zhuǎn)誤差進(jìn)行測(cè)量。
2、傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)誤差測(cè)量方法包括位移傳感器法、激光干涉法和視覺測(cè)量法，其中，位移傳感器法安裝復(fù)雜，激光干涉法成本高，而在滿足測(cè)量精度的前提下最簡(jiǎn)便高效的就是視覺測(cè)量法，但是單目的視覺測(cè)量法不能一次性測(cè)量多自由度回轉(zhuǎn)誤差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供了一種多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法、裝置、介質(zhì)和設(shè)備，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，即現(xiàn)有技術(shù)中如何實(shí)現(xiàn)多自由度回轉(zhuǎn)誤差一次性高效測(cè)量的問題，本發(fā)明提供一種多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法，該方法包括：
2、將雙球靶標(biāo)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)的端面上，獲取雙球靶標(biāo)隨轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)的多個(gè)不同旋轉(zhuǎn)角度圖像；
3、對(duì)多個(gè)不同旋轉(zhuǎn)角度圖像進(jìn)行檢測(cè)，確定多個(gè)雙球靶標(biāo)球心位置的三維坐標(biāo)，對(duì)多個(gè)雙球靶標(biāo)球心位置的三維坐標(biāo)求均值，生成雙球靶標(biāo)球心的運(yùn)動(dòng)軌跡；
4、通過將其中一個(gè)靶標(biāo)球心的運(yùn)動(dòng)軌跡投影在二維平面上，得到多個(gè)投影點(diǎn)，對(duì)得到的投影點(diǎn)進(jìn)行最小二乘圓擬合，得到運(yùn)動(dòng)軌跡在二維平面上的基圓圓心坐標(biāo)和基圓半徑，根據(jù)基圓圓心坐標(biāo)和基圓半徑，得到運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)外包絡(luò)圓，根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)外包絡(luò)圓，獲取徑向回轉(zhuǎn)誤差；
5、通過將另一個(gè)靶標(biāo)球心的運(yùn)動(dòng)軌跡投影在與所述二維平面垂直的平面上，得到軸向跳動(dòng)曲線和運(yùn)動(dòng)軌跡在平面上的基圓圓心坐標(biāo)，將軸向跳動(dòng)曲線上的最大幅值作為軸向回轉(zhuǎn)誤差；
6、根據(jù)兩個(gè)基圓圓心坐標(biāo)，將兩圓心的連線作為轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)的平均回轉(zhuǎn)軸線，獲取傾斜回轉(zhuǎn)誤差。
7、可選的，所述對(duì)多個(gè)不同旋轉(zhuǎn)角度圖像進(jìn)行檢測(cè)，具體包括：
8、通過采用邊緣檢測(cè)算法和圓檢測(cè)算法，對(duì)多個(gè)不同旋轉(zhuǎn)角度圖像中的靶球輪廓進(jìn)行特征提取與檢測(cè)。
9、可選的，所述通過將其中一個(gè)靶標(biāo)球心的運(yùn)動(dòng)軌跡投影在二維平面上，得到多個(gè)投影點(diǎn)，對(duì)得到的投影點(diǎn)進(jìn)行最小二乘圓擬合，得到運(yùn)動(dòng)軌跡在二維平面上的基圓圓心坐標(biāo)和基圓半徑，根據(jù)基圓圓心坐標(biāo)和基圓半徑，得到運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)外包絡(luò)圓，根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)外包絡(luò)圓，獲取徑向回轉(zhuǎn)誤差，具體包括：
10、將球心的運(yùn)動(dòng)軌跡投影在xoy平面上，采用如下公式得到圓的方程：
11、；
12、根據(jù)圓的方程構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)：
13、；
14、其中，xoy平面為與兩個(gè)基圓圓心坐標(biāo)連接線垂直的平面；
15、根據(jù)目標(biāo)函數(shù)，得到軌跡在面上的基圓圓心坐標(biāo)，基圓半徑為，以為圓心畫軌跡的內(nèi)外包絡(luò)圓，半徑分別為和，采用如下公式得到徑向回轉(zhuǎn)誤差：
16、；
17、其中，為徑向回轉(zhuǎn)誤差。
18、可選的，所述通過將另一個(gè)靶標(biāo)球心的運(yùn)動(dòng)軌跡投影在與所述二維平面垂直的平面上，得到軸向跳動(dòng)曲線和運(yùn)動(dòng)軌跡在平面上的基圓圓心坐標(biāo)，將軸向跳動(dòng)曲線上的最大幅值作為軸向回轉(zhuǎn)誤差，具體包括：
19、將運(yùn)動(dòng)軌跡投影在面上，得到面上的軸向跳動(dòng)曲線和基圓圓心坐標(biāo)，將面上的軸向跳動(dòng)曲線上的最大幅值作為軸向回轉(zhuǎn)誤差。
20、可選的，所述根據(jù)兩個(gè)基圓圓心坐標(biāo)，將兩圓心的連線作為轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)的平均回轉(zhuǎn)軸線，獲取傾斜回轉(zhuǎn)誤差，具體包括：
21、將兩圓心相連，將兩圓心的連線作為轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)的平均回轉(zhuǎn)軸線,和上轉(zhuǎn)動(dòng)的角度對(duì)應(yīng)的點(diǎn)分別為和，采用如下公式得到傾斜回轉(zhuǎn)誤差：
22、；
23、其中，和分別為和這兩點(diǎn)到平均回轉(zhuǎn)軸線的徑向距離，為和這兩點(diǎn)所在平面的軸向距離，為傾斜回轉(zhuǎn)誤差。
24、可選的，所述轉(zhuǎn)臺(tái)以5度/秒的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
25、可選的，通過將雙球靶標(biāo)放置于雙目相機(jī)視場(chǎng)中央，雙球靶標(biāo)軸線處于雙目相機(jī)光軸垂直方向，獲取所述雙球靶標(biāo)隨轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)的多個(gè)空間位置圖像。
26、本發(fā)明提供了一種多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取裝置，包括：
27、獲取模塊，用于將雙球靶標(biāo)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)的端面上，獲取雙球靶標(biāo)隨轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)的多個(gè)不同旋轉(zhuǎn)角度圖像；
28、運(yùn)動(dòng)軌跡生成模塊，用于對(duì)多個(gè)不同旋轉(zhuǎn)角度圖像進(jìn)行檢測(cè)，確定多個(gè)雙球靶標(biāo)球心位置的三維坐標(biāo)，對(duì)多個(gè)雙球靶標(biāo)球心位置的三維坐標(biāo)求均值，生成雙球靶標(biāo)球心的運(yùn)動(dòng)軌跡；
29、多自由度回轉(zhuǎn)誤差確定模塊，用于通過將其中一個(gè)靶標(biāo)球心的運(yùn)動(dòng)軌跡投影在二維平面上，得到多個(gè)投影點(diǎn)，對(duì)得到的投影點(diǎn)進(jìn)行最小二乘圓擬合，得到運(yùn)動(dòng)軌跡在二維平面上的基圓圓心坐標(biāo)和基圓半徑，根據(jù)基圓圓心坐標(biāo)和基圓半徑，得到運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)外包絡(luò)圓，根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)外包絡(luò)圓，獲取徑向回轉(zhuǎn)誤差；通過將另一個(gè)靶標(biāo)球心的運(yùn)動(dòng)軌跡投影在與所述二維平面垂直的平面上，得到軸向跳動(dòng)曲線和運(yùn)動(dòng)軌跡在平面上的基圓圓心坐標(biāo)，將軸向跳動(dòng)曲線上的最大幅值作為軸向回轉(zhuǎn)誤差；根據(jù)兩個(gè)基圓圓心坐標(biāo)，將兩圓心的連線作為轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)的平均回轉(zhuǎn)軸線，獲取傾斜回轉(zhuǎn)誤差。
30、本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法。
31、本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法。
32、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明提供了一種多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法，該方法通過將用于輔助測(cè)量的雙球靶標(biāo)安裝在精密轉(zhuǎn)臺(tái)的端面上，通過采集雙球靶標(biāo)隨被測(cè)設(shè)備旋轉(zhuǎn)一周的多個(gè)位置的圖像，利用圖像處理技術(shù)計(jì)算靶球球心的三維坐標(biāo)，能夠在滿足測(cè)量精度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多自由度回轉(zhuǎn)誤差的一次性測(cè)量；此外，本發(fā)明采用雙目視覺技術(shù)測(cè)量回轉(zhuǎn)誤差，打破了傳統(tǒng)的視覺測(cè)量方法不能同時(shí)測(cè)量出軸向、徑向和傾斜回轉(zhuǎn)誤差的局限，能夠通過圖像處理算法在非接觸的情況下，準(zhǔn)確地進(jìn)行誤差測(cè)量，快速獲取物體的三維空間信息，減少了人工調(diào)節(jié)和操作步驟，從而使得整個(gè)測(cè)量過程更加簡(jiǎn)便且高效，適用于多種設(shè)備和環(huán)境條件。
1.一種多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法，其特征在于，所述對(duì)多個(gè)不同旋轉(zhuǎn)角度圖像進(jìn)行檢測(cè)，具體包括：
3.如權(quán)利要求1所述多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法，其特征在于，所述通過將其中一個(gè)靶標(biāo)球心的運(yùn)動(dòng)軌跡投影在二維平面上，得到多個(gè)投影點(diǎn)，對(duì)得到的投影點(diǎn)進(jìn)行最小二乘圓擬合，得到運(yùn)動(dòng)軌跡在二維平面上的基圓圓心坐標(biāo)和基圓半徑，根據(jù)基圓圓心坐標(biāo)和基圓半徑，得到運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)外包絡(luò)圓，根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡的內(nèi)外包絡(luò)圓，獲取徑向回轉(zhuǎn)誤差，具體包括：
4.如權(quán)利要求1所述多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法，其特征在于，所述通過將另一個(gè)靶標(biāo)球心的運(yùn)動(dòng)軌跡投影在與所述二維平面垂直的平面上，得到軸向跳動(dòng)曲線和運(yùn)動(dòng)軌跡在平面上的基圓圓心坐標(biāo)，將軸向跳動(dòng)曲線上的最大幅值作為軸向回轉(zhuǎn)誤差，具體包括：
5.如權(quán)利要求1所述多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法，其特征在于，所述根據(jù)兩個(gè)基圓圓心坐標(biāo)，將兩圓心的連線作為轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)的平均回轉(zhuǎn)軸線，獲取傾斜回轉(zhuǎn)誤差，具體包括：
6.如權(quán)利要求1所述多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)臺(tái)以5度/秒的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法，其特征在于，通過將雙球靶標(biāo)放置于雙目相機(jī)視場(chǎng)中央，雙球靶標(biāo)軸線處于雙目相機(jī)光軸垂直方向，獲取所述雙球靶標(biāo)隨轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)的多個(gè)空間位置圖像。
8.一種多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取裝置，其特征在于，包括：
9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法。
10.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求1-7任一所述多自由度回轉(zhuǎn)誤差獲取方法。