【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种系统的位姿标定方法，具体涉及一种条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法。
技术介绍
1、光学非球面或自由曲面具有简化光学系统结构、改善成像质量的作用。随着空间光学和天文光学的不断发展，相关领域对更大口径、更高精度的反射镜的应用需求不断提高。大口径反射镜作为现代反射式光学系统结构的核心元件，其口径的大小和面形的精度直接影响了系统的分辨能力，与此同时，大口径反射镜的加工工作更需要利用高精度的加工设备和检测手段。
2、目前，条纹反射法在大口径反射镜加工过程中的检测环节起着重要的作用，尤其是在研磨向抛光的过渡阶段，即研磨后期精研磨阶段和抛光前期的粗抛光阶段，大口径反射镜的局部面形误差通常会高于10μm。常规的轮廓仪检测和干涉测量都难以对过渡阶段的反射镜进行高效、准确地检测，条纹反射法以其亚微米量级的检测精度、非接触的测量方式、高效率的检测过程以及大动态范围的特点，能够对研磨过渡阶段的反射镜进行准确测量。
3、激光跟踪仪是一种用于跟踪目标的装置，使用激光束来测量目标物体的位置和运动。其工作原理是通过发射一束窄而稳定的激光束，然后利用光电探测器接收被目标物体反射回来的光信号。当激光束照射到目标物体上时，部分激光光束会被目标物体反射回来并被接收器接收到。接收器将接收到的光信号转化为电信号，并将其送入信号处理单元进行分析。通过分析接收到的光信号，信号处理单元可以确定目标物体的位置和运动信息。其中，利用激光的波长和光程差原理，可以计算出目标物体与激光跟踪仪之间的距离。
4、基于条纹反射测量系统
5、此外，中国专利技术专利cn107883870a公开了一种基于双目视觉系统和激光跟踪仪测量系统的全局标定方法，具体为：首先制作a面具有双目视觉系统圆形标记点和b面具有激光跟踪仪测量靶球的刚性立体靶标，然后建立立体靶标的a面坐标系和b面坐标系，解算立体靶标a面坐标系与双目视觉系统左相机坐标系之间的转换关系和立体靶标b面坐标系与激光跟踪仪世界坐标系之间的转换关系，根据上一步中解算出的转换关系，解算出a面坐标系和b面坐标系之间的转换关系，最后解算出全局标定双目视觉系统左相机坐标系与激光跟踪仪世界坐标系之间的转换关系。但该专利技术专利存在的不足之处是：
6、1)该专利技术中的立体靶标结构复杂，制作加工存在困难，需要专门定制；并且立体靶标的a面开设有五个孔，b面开设有五个孔，b面还固定有五个激光跟踪仪靶球，成本高；
7、2)在标定时需要多次移动立体靶标，每个移动位置时计算出一个坐标变换矩阵，每移动一次相当于a面的孔移动五次，b面的激光跟踪仪靶球移动五次，步骤繁琐；
8、3)立体靶标a面的圆孔经相机拍摄后会变成椭圆，提取圆心需要额外的算法，多次移动会导致计算量大。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有标定方法存在的成本高、步骤繁琐和计算量大的问题，而提供一种条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法。
2、为实现上述目的，本专利技术所提供的技术解决方案是：
3、一种条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
4、步骤1、准备激光跟踪仪、相机、显示器、型材架和光学平台；准备待测镜；准备如下标定组件：棋盘格靶标板、l型工装和与激光跟踪仪配套的激光靶球；
5、步骤2、安装激光跟踪仪至预设位置，并调节激光跟踪仪至就绪状态；将相机和显示器安装至型材架上的预设位置，将待测镜安装至光学平台上的预设位置；将棋盘格靶标板安装至光学平台上的预设位置，然后将l型工装和激光靶球安装至棋盘格靶标板上的预设位置，组成条纹反射测量系统；
6、步骤3、选取光学平台上的任意一点，建立世界坐标系ow-xwywzw；依据相机的本体位置与光轴方向，建立相机坐标系oc-xcyczc；使用激光跟踪仪配合激光靶球，分别拟合出显示器的屏幕、待测镜的一个平面，并分别确定待测镜的该平面以及显示器的屏幕所在平面的一个法向量和一个原点，依据法向量和原点建立显示器坐标系ol-xlylzl和镜面坐标系om-xmymzm；使用相机拍摄棋盘格靶标板的至少三张俯视图全貌照片，并建立棋盘格坐标系oq-xqyqzq；
7、步骤4、以显示器坐标系ol-xlylzl的原点和三个坐标轴为基准，计算出显示器坐标系ol-xlylzl相对于世界坐标系ow-xwywzw的旋转矩阵r1和平移向量t1，从而得到显示器坐标系ol-xlylzl与世界坐标系ow-xwywzw之间的坐标映射关系；
8、步骤5、选取待测镜上表面、下表面的其中一个表面，使用激光跟踪仪配合激光靶球获取该表面上至少三个不同点的坐标，计算出该表面的平面方程；然后根据该平面方程、待测镜表面上的至少三个点的坐标以及世界坐标系ow-xwywzw和镜面坐标系om-xmymzm，计算出镜面坐标系om-xmymzm相对于世界坐标系ow-xwywzw的旋转矩阵r2和平移向量t2，从而得到镜面坐标系om-xmymzm与世界坐标系ow-xwywzw之间的坐标映射关系；
9、步骤6、利用步骤3中相机拍摄的至少三张照片，计算出棋盘格坐标系oq-xqyqzq相对于相机坐标系oc-xcyczc的旋转矩阵r3和平移向量t3，从而得到棋盘格坐标系oq-xqyqzq与相机坐标系oc-xcyczc之间的坐标映射关系；
10、步骤7、利用步骤3中相机拍摄的照片，得到激光靶球与棋盘格靶标板接触点的坐标，计算出棋盘格坐标系oq-xqyqzq相对于世界坐标系ow-xwywzw的旋转矩阵r4和平移向量t4，从而得到棋盘格坐标系oq-xqyqzq与世界坐标系ow-xwywzw之间的坐标映射关系；
11、步骤8、利用步骤6和步骤7得到的两组旋转矩阵和平移向量，计算出相机坐标系oc-xcyczc相对于世界坐标系ow-xwywzw的旋转矩阵r5和平移向量t5，从而得到相机坐标系oc-xcyczc与世界坐标系ow-xwywzw之间的坐标映射关系，完成条纹反射测量系统的位姿标定。
12、进一步地，步骤2中的“安装激光跟踪仪至预设位置，并调节激光跟踪仪至就绪状态”具体为：将激光跟踪仪安装至激光跟踪仪支架上并连接至计算机，然后根据激光跟踪仪的激光跟踪仪控制台上显示的水平方向和竖直方向的角度偏差，对激光跟踪仪进行水平方向和竖直方向的调节，直至水平方向和竖直方向的偏移量均小于等于3°，然后在计算机中使用与激光跟踪仪配套的软件对其进行预热，使其进入就绪状态。
13、进一步地，步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于，步骤2中的“安装激光跟踪仪(11)至预设位置，并调节激光跟踪仪(11)至就绪状态”具体为：
3.根据权利要求1所述条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于，步骤2中“将相机(2)和显示器(3)安装至型材架上的预设位置，将待测镜(5)安装至光学平台(6)上的预设位置”具体为：
4.根据权利要求1所述条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于，步骤2中“将L型工装(401)和激光靶球(402)安装至棋盘格靶标板(4)上的预设位置”具体为：
5.根据权利要求1-4任一所述条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特
9.根据权利要求8所述条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于：
10.根据权利要求9所述条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于，步骤2中的“安装激光跟踪仪(11)至预设位置，并调节激光跟踪仪(11)至就绪状态”具体为：
3.根据权利要求1所述条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于，步骤2中“将相机(2)和显示器(3)安装至型材架上的预设位置，将待测镜(5)安装至光学平台(6)上的预设位置”具体为：
4.根据权利要求1所述条纹反射测量系统中各组件的位姿标定方法，其特征在于，步骤2中“将l型工装(401)和激光靶球(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘金博，李朝辉，魏紫薇，赵建科，尹云飞，孙熙涵，毛振，刘巍，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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