五轴运动平台的参数标定方法、终端设备及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种五轴运动平台的参数标定方法、终端设备及存储介质，涉及自动化设备技术领域。该方法包括：在第一旋转轴和第二旋转轴分别为各预设旋转角度组合时，通过单目相机和激光测距单元，得到单目相机对齐标定点时对应的各设备空间坐标；获取五轴运动平台的设备空间坐标系与工件坐标系之间的变换关系，其中变换关系包含误差项；根据各设备空间坐标、标定点的预设工件坐标和变换关系，得到误差项的误差参数，以实现五轴运动平台的参数标定。本发明专利技术提高了五轴运动平台的误差参数的标定效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
五轴运动平台的参数标定方法、终端设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及自动化设备
，尤其涉及一种五轴运动平台的参数标定方法、终端设备及计算机存储介质。

技术介绍

[0002]随着智能硬件行业的快速发展，人们对产品的用户体验、舒适性和产品外观等的要求越来越高，产品的形态和外观越来越复杂，对于这些产品的加工制造业提出了更高的要求，导致了对五轴类设备的需求也随之增加。而目前机床行业所采用的借助球杆仪和激光干涉仪等设备对机床机械参数进行测量的方式，然后再进行标定。这些方法虽然精度很高，但是存在着标定成本较大，且效率低下的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种五轴运动平台的参数标定方法、装置、终端设备以及计算机存储介质，旨在解决五轴运动平台的标定成本较大，且效率低下的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种五轴运动平台的参数标定方法，应用于五轴运动平台，五轴运动平台的Z轴上安装一个单目相机和一个激光测距单元，其中单目相机与激光测距单元的轴线方向与Z轴的轴线方向平行；在五轴运动平台的第一旋转轴上放置一个标定板，标定板上设有标定点，其中第一旋转轴的轴线与Z轴平行；
[0005]该方法包括：
[0006]在第一旋转轴和第二旋转轴分别为各预设旋转角度组合时，通过单目相机和激光测距单元，得到单目相机对齐标定点时对应的各设备空间坐标；
[0007]获取五轴运动平台的设备空间坐标系与工件坐标系之间的变换关系，其中变换关系包含误差项；/>[0008]根据各设备空间坐标、标定点的预设工件坐标和变换关系，得到误差项的误差参数，以实现五轴运动平台的参数标定。
[0009]可选地，在第一旋转轴和第二旋转轴分别为各预设旋转角度组合时，通过单目相机和激光测距单元，得到单目相机对齐标定点时的对应的各设备空间坐标的步骤前，包括:
[0010]获取激光测距单元和单目相机的径向偏移值以及轴向偏移值。
[0011]可选地，在第一旋转轴和第二旋转轴分别为各预设旋转角度组合时，通过单目相机和激光测距单元，得到单目相机对齐标定点时对应的各设备空间坐标的步骤包括，包括：
[0012]在第一旋转轴和第二旋转轴为任一组旋转角度组合时，控制五轴运动平台的X轴、Y轴和Z轴进行运动，直至单目相机的光心对齐标定点，得到第一空间坐标；
[0013]根据第一空间坐标、径向偏移值和轴向偏移值，得到第一对齐坐标；
[0014]控制五轴运动平台的X轴、Y轴和Z轴运动至第一对齐坐标，以使激光测距单元的光斑对齐标定点，并控制Z轴进行运动，直至激光测距单元的示数为预设激光高度对应的数值，得到第二对齐坐标；
[0015]根据第二对齐坐标、径向偏移值和轴向偏移值，得到第三对齐坐标，并将第三对齐坐标作为旋转角度组合对应的设备空间坐标。
[0016]可选地，根据第二对齐坐标、径向偏移值和轴向偏移值，得到第三对齐坐标的步骤之后，包括:
[0017]控制五轴运动平台的X轴、Y轴和Z轴运动至第三对齐坐标，再控制五轴运动平台的X轴和Y轴进行运动，以使单目相机的光心对齐标定点，得到旋转角度组合对应的设备空间坐标。
[0018]可选地，获取五轴运动平台的设备空间坐标系与工件坐标系之间的变换关系，变换关系包含误差项的步骤，包括:
[0019]获取五轴运动平台的工件传递链误差矩阵和刀具传递链误差矩阵；
[0020]根据工件传递链误差矩阵和刀具传递链误差矩阵，得到工件坐标系下的位置坐标表达式和位姿矢量表达式，将位置坐标表达式和位姿矢量表达式作为设备空间坐标系与工件坐标系之间的变换关系。
[0021]可选地，根据各设备空间坐标、标定点的预设工件坐标和变换关系，得到误差项的误差参数的步骤，包括：
[0022]将各设备空间坐标和预设工件坐标代入位置坐标表达式和位姿矢量表达式，得到对应的非线性方程组；
[0023]基于牛顿迭代法对非线性方程组进行求解，得到误差项的误差参数；
[0024]根据误差参数对五轴运动平台的现有误差参数进行更新，以实现五轴运动平台的参数标定。
[0025]可选地，获取激光测距单元和单目相机的径向偏移值的步骤，包括：
[0026]在五轴运动平台的第一旋转轴与第二旋转轴的旋转角度均为零度时，控制五轴运动平台的X轴与Y轴进行运动，直至激光测距单元的光斑刚好落入至五轴运动平台的载台上与光斑尺寸相同的预设小孔中，得到第一激光横纵坐标；
[0027]控制五轴运动平台的X轴、Y轴和Z轴进行运动，直至单目相机的光心与预设小孔对齐，得到第一相机横纵坐标；
[0028]根据第一激光横纵坐标和第一相机横纵坐标，得到激光测距单元和单目相机的径向偏移值。
[0029]可选地，获取激光测距单元和单目相机的径向偏移值的步骤，还包括：
[0030]控制五轴运动平台的X轴、Y轴和Z轴进行运动，直至激光测距单元的光斑落到五轴运动平台的载台上预设小球的表面，且与表面保持预设固定距离，得到预设小球的多个球面坐标；
[0031]根据多个球面坐标进行球拟合，得到预设小球的球心坐标；
[0032]控制五轴运动平台的X轴和Y轴进行运动，直至单目相机的光心对齐预设小球图像上的圆心，得到圆心坐标；
[0033]根据球心坐标和圆心坐标，得到激光测距单元和单目相机的径向偏移值。
[0034]可选地，获取激光测距单元和单目相机的径向偏移值的步骤，还包括：
[0035]控制五轴运动平台的X轴与Y轴进行运动，使得激光测距单元分别扫描第一直线与第二直线，获得第一直线的多个第一直线坐标和第二直线的第二直线坐标，其中第一直线
与第二直线存在交点；
[0036]对多个第一直线坐标进行直线拟合得到第一直线方程，对多个第二直线坐标进行直线拟合，得到第二直线方程；
[0037]根据第一直线方程和第二直线方程，得到交点的第一交点坐标；
[0038]控制五轴运动平台的X轴与Y轴进行运动，直至单目相机的光心与交点对齐，得到交点的第二交点坐标；
[0039]根据第一交点坐标和第二交点坐标，得到激光测距单元和单目相机的径向偏移值。
[0040]可选地，获取激光测距单元和单目相机的轴向偏移值的步骤，包括：
[0041]控制五轴运动平台的X轴、Y轴和Z轴进行运动，直至单目相机的光心对齐标定板上的标定点，得到相机竖坐标；
[0042]根据径向偏移值，控制五轴运动平台的X轴和Y轴进行运动，以使激光测距单元的光斑对齐标定点，并且控制五轴运动平台的Z轴进行运动，直至激光测距单元的示数为预设激光高度对应的数值，得到激光竖坐标；
[0043]根据相机竖坐标和激光竖坐标，得到激光测距单元和单目相机的轴向偏移值。
[0044]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种终端设备，终端设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的五轴运动平台的参数标定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五轴运动平台的参数标定方法，其特征在于，应用于五轴运动平台，所述五轴运动平台的Z轴方向上安装一个单目相机和一个激光测距单元，其中所述单目相机与所述激光测距单元的轴线方向与所述Z轴平行；在所述五轴运动平台的第一旋转轴上放置一个标定板，所述标定板上设有标定点，其中所述第一旋转轴的轴线与所述Z轴平行；所述方法包括：在第一旋转轴和第二旋转轴分别为各预设旋转角度组合时，通过所述单目相机和所述激光测距单元，得到所述单目相机对齐所述标定点时对应的各设备空间坐标；获取所述五轴运动平台的设备空间坐标系与工件坐标系之间的变换关系，其中所述变换关系包含误差项；根据各所述设备空间坐标、所述标定点的预设工件坐标和所述变换关系，得到所述误差项的误差参数，以实现所述五轴运动平台的参数标定。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第一旋转轴和第二旋转轴分别为各预设旋转角度组合时，通过所述单目相机和所述激光测距单元，得到所述单目相机对齐所述标定点时的对应的各设备空间坐标的步骤前，包括:获取所述激光测距单元和所述单目相机的径向偏移值以及轴向偏移值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在第一旋转轴和第二旋转轴分别为各预设旋转角度组合时，通过所述单目相机和所述激光测距单元，得到所述单目相机对齐所述标定点时对应的各设备空间坐标的步骤，包括：在所述第一旋转轴和第二旋转轴为任一组旋转角度组合时，控制所述五轴运动平台的X轴、Y轴和Z轴进行运动，直至所述单目相机的光心对齐所述标定点，得到第一空间坐标；根据所述第一空间坐标、所述径向偏移值和所述轴向偏移值，得到第一对齐坐标；控制所述五轴运动平台的X轴、Y轴和Z轴运动至所述第一对齐坐标，以使所述激光测距单元的光斑对齐所述标定点，并控制所述Z轴进行运动，直至所述激光测距单元的示数为预设激光高度对应的数值，得到第二对齐坐标；根据所述第二对齐坐标、径向偏移值和轴向偏移值，得到第三对齐坐标，并将所述第三对齐坐标作为所述旋转角度组合对应的设备空间坐标。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二对齐坐标、径向偏移值和轴向偏移值，得到第三对齐坐标的步骤之后，所述的方法还包括:控制所述五轴运动平台的X轴、Y轴和Z轴运动至所述第三对齐坐标，再控制所述五轴运动平台的X轴和Y轴进行运动，以使所述单目相机的光心对齐所述标定点，得到所述旋转角度组合对应的设备空间坐标。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述五轴运动平台的设备空间坐标系与工件坐标系之间的变换关系，所述变换关系包含误差项的步骤，包括:获取所述五轴运动平台的工件传递链误差矩阵和刀具传递链误差矩阵；根据所述工件传递链误差矩阵和刀具传递链误差矩阵，得到工件坐标系下的位置坐标表达式和位姿矢量表达式，将所述位置坐标表达式和位姿矢量表达式作为设备空间坐标系与工件坐标系之间的变换关系。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据各所述设备空间坐标、所述标定点的预设工件坐标和所述变换关系，得到所述误差项的误差参数的步骤，包括：
将各所述设备空间坐标和所述预设工件坐标代入所述位置坐标表达式和位姿矢量表达式，得到对应的非线性方程组；基于牛顿迭代法对所述非线性方程组进行求解，得到所述误差项的误差参数；根据所述误差参数对所述五轴运动平台的现有误差参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯培存，彭瑞，徐超，刘胜波，吴积荣，李飞，
申请(专利权)人：深圳市汇川技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：