本申请提供一种坐标原点测量方法，可以包括：获取固定在第一轴上第一位置处标定块移动的第一图像集合、第二图像集合和第三图像集合；根据所述第一图像集合确定所述第一轴的第一方向向量，根据所述第二图像集合确定所述第二轴的第二方向向量，以及根据所述第三图像集合确定所述第三轴的第三方向向量；根据所述第一方向向量、所述第二方向向量、所述第三方向向量和预设距离值，确定所述机床的坐标原点；所述预设距离值为所述第一位置与所述坐标原点的距离值。实施本发明专利技术实施例，能够便捷有效地测量并确定机床的原点。地测量并确定机床的原点。地测量并确定机床的原点。
【技术实现步骤摘要】
一种坐标原点测量方法以及装置
[0001]本申请涉及机床测量领域，尤其涉及一种坐标原点测量方法以及装置。
技术介绍
[0002]随着对机床加工精度要求的提高，高效精准加工，降低机床加工误差是人们孜孜不倦追求的目标。然而，在实际加工过程中，确定机床的原点是建立机床坐标系的基础，也极大影响着机床后续加工精度和效率；特别地，在五轴机床中，精度是其良好工作的基础，机床的精度在很大程度上决定了加工出来的产品精细化程度。而机床坐标原点准确的测量是保证其精度的一个重要环节。
[0003]在进行机床加工之前，确定机床的原点，并可以依据机床的原点建立机床坐标系，降低机床加工的误差，提高工件的合格率。以对精度要求较高的五轴机床为例，目前针对五轴机床各轴机械参数及原点的测量设备主要包括激光跟随仪、激光干涉仪、球杆仪、五轴机床旋转轴误差分析仪、球盘、平面光栅、回转轴校正仪等。但是现有的测量设备及其方法一般对传感器的精度要求较高，还对检测环境要求较高；而且在测量过程中需要反复调整测量仪器与机床的相对位置。
[0004]因此，如何便捷有效地测量并确定机床的原点，是本申请亟需解决的问题。
技术实现思路
[0005]本申请提供一种坐标原点测量方法，能够便捷有效地测量并确定机床的原点。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种坐标原点测量方法，应用于机床，可以包括：获取固定在第一轴上第一位置处标定块移动的第一图像集合、第二图像集合和第三图像集合；所述第一图像集合为所述标定块围绕所述第一轴旋转过程中多张第一图像的集合；所述第二图像集合为所述标定块沿第二轴平移过程中多张第二图像的集合；所述第三图像集合为所述标定块沿第三轴平移过程中多张第三图像的集合；根据所述第一图像集合确定所述第一轴的第一方向向量，根据所述第二图像集合确定所述第二轴的第二方向向量，以及根据所述第三图像集合确定所述第三轴的第三方向向量；根据所述第一方向向量、所述第二方向向量、所述第三方向向量和预设距离值，确定所述机床的坐标原点；所述预设距离值为所述第一位置与所述坐标原点的距离值。
[0007]本专利技术实施例中，先将标定块固定在第一轴（如本专利技术实施例中五轴机床的x轴，该x轴可以围绕x轴轴线进行360度旋转）的固定位置，并对使用的图像采集装置（本专利技术实施例以相机为例进行说明）进行标定，以获取相机对应的成像模型的内参和畸变参数。以第一轴为旋转轴，记录固定在第一轴上的标定块在不同旋转角度的图像。通过对标定块上选定的特征点在旋转过程中形成的圆形轨迹进行拟合，进一步确定每一个特征点对应的圆形运动轨迹的圆心；对多个圆心进行拟合确定第一轴的方向向量。在沿着第二轴（如y轴）方向和第三轴（如z轴）方向移动标定块，并拍摄一定数量的图像；对多张图像中标定块的位置进
行坐标计算，从而分别确定第二轴的方向向量和第三轴的方向向量。在确认三个轴的方向向量后，可以确定第一轴的固定位置；并根据预设的距离参数和参考第一方向向量的方向，在第一轴上确定机床原点。区别于现有技术，使用设备测量时对传感器、检测环境要求较高，并且需要反复调整测量仪器与机床的相对位置。相比于现有技术，本专利技术实施例在测量过程中使用标定块，并利用相机对标定块进行拍摄，使用相关图像处理算法推算出五轴机床坐标原点的位置。
[0008]在一种可能的实现方式中，所述获取固定在第一轴上第一位置处标定块移动的第一图像集合、第二图像集合和第三图像集合之前，还包括：对图像采集装置进行标定，确定所述图像采集装置对应的成像模型的内参和畸变参数；所述内参和畸变参数用于将所述图像采集装置的拍摄图像转换成所述第一图像集合、所述第二图像集合或所述第三图像集合。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述标定块包括多个特征点；所述第一轴为x轴；所述获取固定在第一轴上第一位置处标定块移动的第一图像集合，包括：在360度旋转所述x轴的过程中，拍摄所述多张第一图像；所述多张第一图像包括多张所述标定块位于不同旋转角度时的图像。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述根据所述第一图像集合确定所述第一轴的第一方向向量，包括：根据所述多张第一图像，确定所述多个特征点的圆形运动轨迹；通过拟合所述多个特征点的圆形运动轨迹，分别确定多个所述圆形运动轨迹的圆心；所述圆心分布在所述第一方向向量上；根据多个所述圆心确定所述第一方向向量。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述根据所述第二图像集合确定所述第二轴的第二方向向量，包括：计算所述标定块在所述多张第二图像中每一张第二图像的不同位置的坐标；根据所述每一张第二图像的不同位置的坐标，确定所述第二方向向量。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述根据所述第三图像集合确定所述第三轴的第三方向向量，包括：计算所述标定块在所述多张第三图像中每一张第三图像的不同位置的坐标；根据所述每一张第三图像的不同位置的坐标，确定所述第三方向向量。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述根据所述第一方向向量、所述第二方向向量、所述第三方向向量和预设距离值，确定所述机床的坐标原点，包括：根据所述第二方向向量和所述第三方向向量，确定第一平面；将所述第一平面与所述第一方向向量的交点确定为所述第一位置；沿着所述第一方向向量的反方向，将与所述第一位置相差预设距离值的位置，确定为所述机床的坐标原点。
[0014]第二方面，本专利技术实施例提供了一种坐标原点测量装置，应用于机床，可以包括：获取单元，用于获取固定在第一轴上第一位置处标定块移动的第一图像集合、第二图像集合和第三图像集合；所述第一图像集合为所述标定块围绕所述第一轴旋转过程中多张第一图像的集合；所述第二图像集合为所述标定块沿第二轴平移过程中多张第二图像的集合；所述第三图像集合为所述标定块沿第三轴平移过程中多张第三图像的集合；向量单元，用于根据所述第一图像集合确定所述第一轴的第一方向向量，根据所述第二图像集合确定所述第二轴的第二方向向量，以及根据所述第三图像集合确定所述第三轴的第三方向向量；原点单元，用于根据所述第一方向向量、所述第二方向向量、所述第三方向向量和预设
距离值，确定所述机床的坐标原点；所述预设距离值为所述第一位置与所述坐标原点的距离值。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：标定单元，用于在获取固定在第一轴上第一位置处标定块移动的第一图像集合、第二图像集合和第三图像集合之前，对图像采集装置进行标定，确定所述图像采集装置对应的成像模型的内参和畸变参数；所述内参和畸变参数用于将所述图像采集装置的拍摄图像转换成所述第一图像集合、所述第二图像集合或所述第三图像集合。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述标定块包括多个特征点；所述第一轴为x轴；所述获取单元，具体用于：在360度旋转所述x轴的过程中，拍摄所述多张第一图像；所述多张第一图像包括多张所述标定块位于不同旋转角度时的图像。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述向量单元，具体用于：根据所述多张第一图像，确定所述多个特征点的圆形运动轨迹；通过拟合所述多本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种坐标原点测量方法，应用于机床，其特征在于，包括：获取固定在第一轴上第一位置处标定块移动的第一图像集合、第二图像集合和第三图像集合；所述第一图像集合为所述标定块围绕所述第一轴旋转过程中多张第一图像的集合；所述第二图像集合为所述标定块沿第二轴平移过程中多张第二图像的集合；所述第三图像集合为所述标定块沿第三轴平移过程中多张第三图像的集合；根据所述第一图像集合确定所述第一轴的第一方向向量，根据所述第二图像集合确定所述第二轴的第二方向向量，以及根据所述第三图像集合确定所述第三轴的第三方向向量；根据所述第一方向向量、所述第二方向向量、所述第三方向向量和预设距离值，确定所述机床的坐标原点；所述预设距离值为所述第一位置与所述坐标原点的距离值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取固定在第一轴上第一位置处标定块移动的第一图像集合、第二图像集合和第三图像集合之前，还包括：对图像采集装置进行标定，确定所述图像采集装置对应的成像模型的内参和畸变参数；所述内参和畸变参数用于将所述图像采集装置的拍摄图像转换成所述第一图像集合、所述第二图像集合或所述第三图像集合。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述标定块包括多个特征点；所述第一轴为x轴；所述获取固定在第一轴上第一位置处标定块移动的第一图像集合，包括：在360度旋转所述x轴的过程中，拍摄所述多张第一图像；所述多张第一图像包括多张所述标定块位于不同旋转角度时的图像。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一图像集合确定所述第一轴的第一方向向量，包括：根据所述多张第一图像，确定所述多个特征点的圆形运动轨迹；通过拟合所述多个特征点的圆形运动轨迹，分别确定多个所述圆形运动轨迹的圆心；所述圆心分布在所述第一方向向量上；根据多个所述圆心确定所述第一方向向量。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二图像集合确定所述第二轴的第二方向向量，包括：计算所述标定块在所述多张第二图...
【专利技术属性】
技术研发人员：奚永锋，曹阳，翟剑坤，
申请(专利权)人：深圳数马电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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