一種絲桿返程間隙標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)器視覺(jué)運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種絲桿返程間隙標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前各種移動(dòng)智能終端使用愈來(lái)愈廣泛，且智能終端的尺寸也在不斷的變小，加 工精度的要求也隨之提高，這就對(duì)工業(yè)生產(chǎn)線提出了更高的要求。工業(yè)生產(chǎn)線中幾乎所有 設(shè)備都涉及到運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，目前市面上較常使用的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)多采用開(kāi)環(huán)或半閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)器 加絲桿或齒輪的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。但采用絲桿或齒輪的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)誤差源較多，其中以返程間隙最 為明顯。由于返程間隙不屬于隨機(jī)誤差，并直接影響運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的測(cè)量精度，因此在測(cè)量過(guò)程 中需要將該誤差消除。
[0003] 現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)于絲桿返程間隙的消除，是通過(guò)千分表等測(cè)量?jī)x器首先對(duì)返程間 隙進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量，然后在計(jì)算程序中，凡是涉及到返程間隙的數(shù)據(jù)時(shí)，均需將手動(dòng)測(cè)量的返 程間隙數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償。由于需要手動(dòng)測(cè)量返程間隙的數(shù)值，從而使得現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的測(cè)量 過(guò)程較為繁瑣，且測(cè)量精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種絲桿返程間隙標(biāo)定方法，該方法不需人工進(jìn)行測(cè) 量，即可得到精度較高的絲桿返程間隙，大幅縮短返程間隙的測(cè)量時(shí)間。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了 一種絲桿返程間隙標(biāo)定方法，包括：
[0006] 選取運(yùn)動(dòng)平臺(tái)靜止時(shí)的位置為第一位置，在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置參考特征；
[0007] 在所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的上方安裝圖像采集裝置；
[0008] 利用圖像采集裝置對(duì)所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的參考特征進(jìn)行圖像采集，并記錄所述參考 特征特征點(diǎn)的第一圖像坐標(biāo)p1;
[0009] 使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)由第一位置向第二位置做非折返運(yùn)動(dòng);在所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)到達(dá)第二位置 后，所述圖像采集裝置對(duì)所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的參考特征進(jìn)行圖像采集，并記錄所述參考特征 特征點(diǎn)的第二圖像坐標(biāo)P2 ;
[0010] 利用運(yùn)動(dòng)平臺(tái)第一位置與第二位置的距離Δ 1和第一圖像坐標(biāo)與第二圖像坐標(biāo)之 Δ? 間的距離計(jì)算像素當(dāng)量r，其中， .1 9
[0011] 在所述像素當(dāng)量計(jì)算完畢后，使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)做折返運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)參考特征特 征點(diǎn)折返運(yùn)動(dòng)前后的圖像坐標(biāo)的位置差計(jì)算返程間隙d = r| |pti_pt2| |，其中，pti為運(yùn)動(dòng)平 臺(tái)做折返運(yùn)動(dòng)前參考特征特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)、pt2為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)做折返運(yùn)動(dòng)后參考特征特征 點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，I |pti-pt2| |為折返運(yùn)動(dòng)前后參考特征特征點(diǎn)的圖像距離。
[0012] 優(yōu)選地，在計(jì)算像素當(dāng)量r的過(guò)程中，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可在多個(gè)位置之間做非折返運(yùn) .Α? 動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)多次非折返后的像素當(dāng)量為fUTfj丨Ρη為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在做η次非折返運(yùn) ：1 1 ?!' 9, 動(dòng)后所述參考特征特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，其中，η為大于等于1的自然數(shù)。
[0013] 其中，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)至少一次沿X軸的非折返運(yùn)動(dòng)和至少一次沿Υ軸的非折返運(yùn) 動(dòng)。
[0014] 優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在做折返運(yùn)動(dòng)時(shí)，可進(jìn)行多次折返，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)多次折返 后的返程間隙為d = r| |pti-ptm| |，其中，ptm為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在做m次折返運(yùn)動(dòng)后所述參考特征 特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，其中，m為大于等于1的自然數(shù)。
[0015] 其中，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)至少一次沿X軸的折返運(yùn)動(dòng)和至少一次沿Y軸的折返運(yùn)動(dòng)。
[0016] 由以上技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)所述的絲桿返程間隙標(biāo)定方法將運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中兩個(gè)位 置的距離映射到成像系統(tǒng)中，并將成像系統(tǒng)中兩個(gè)位置的距離與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上兩個(gè)位置的距 離進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)成像系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定并計(jì)算出運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與圖像采集裝置之間的像素當(dāng)量。 在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行折返運(yùn)動(dòng)后，只需獲得運(yùn)動(dòng)平臺(tái)折返運(yùn)動(dòng)前后在圖像中的距離，并利用像 素當(dāng)量即可計(jì)算出運(yùn)動(dòng)平臺(tái)折返運(yùn)動(dòng)前后實(shí)際的返程間隙。因此，本發(fā)明所述的絲桿間隙 標(biāo)定方法具有自動(dòng)化高、精度高及效率高的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所 需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施 例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲 得其他的附圖。
[0018] 圖1示出了絲杠返程間隙的示意圖；
[0019] 圖2示出了絲桿返程間隙標(biāo)定方法的流程圖；
[0020] 圖3示出了圖像采集裝置安裝于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上方的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例示出的成像系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定時(shí)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的走位路徑圖； [0022]圖5為成像系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定流程圖；
[0023]圖6為根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例示出的用于計(jì)算返程間隙時(shí)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的走位路徑圖； [0024] 圖7為絲杠返程間隙測(cè)量流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026]圖1示出了絲杠返程間隙的示意圖。根據(jù)圖1，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，絲桿的返程間 隙只在每次運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)存在，如果一直向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，則不會(huì)存在返程間隙。從①~ ③過(guò)程中，絲桿每次順時(shí)針旋轉(zhuǎn)兩圈；從③~⑤過(guò)程中，絲桿每次逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)兩圈，螺紋間 距為d，實(shí)際運(yùn)動(dòng)的距離如圖1所示。同時(shí)本發(fā)明的發(fā)明人注意到，計(jì)算機(jī)視覺(jué)具有高精度、 無(wú)損的成像及定位特點(diǎn)，已被越來(lái)越多地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。于是，本申請(qǐng)的發(fā)明人利用計(jì) 算機(jī)視覺(jué)的特點(diǎn)并結(jié)合返程間隙具有的特性，提供了一種準(zhǔn)確測(cè)量絲杠返程間隙的標(biāo)定方 法，其精度可達(dá)到亞像素級(jí)別，同時(shí)該方法還具有高效、自動(dòng)化、無(wú)需增加成本的優(yōu)點(diǎn)。
[0027] 需要說(shuō)明的是，在本申請(qǐng)中，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的非折返運(yùn)動(dòng)是指運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行與上一次 運(yùn)動(dòng)方向相同的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的折返運(yùn)動(dòng)是指運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行與上一次運(yùn)動(dòng)方向相反的運(yùn) 動(dòng)。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在絲桿的帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)。
[0028] 下面對(duì)本申請(qǐng)中絲桿返程間隙的標(biāo)定方法進(jìn)行詳細(xì)闡述。圖2示出了絲桿返程間 隙標(biāo)定方法的流程圖。如圖1所示，包括如下步驟：
[0029 ] S201:選取運(yùn)動(dòng)平臺(tái)靜止時(shí)的位置為第一位置，在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置參考特征。
[0030] 本申請(qǐng)中的標(biāo)定方法利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)實(shí)現(xiàn)，故需在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置參考特征來(lái)進(jìn) 行圖像位置定位。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的參考特征可選用色塊、文字、規(guī)則圖案或其他具有標(biāo)志性的 固定物。需要說(shuō)明的是，參考特征選用色塊、文字、規(guī)則圖案等只是示例性的，凡是能夠提高 精度，具有高清特征，如激光蝕刻或高清打印機(jī)打印的圖案等均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0031] S202:在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的上方安裝圖像采集裝置。
[0032] 圖像采集裝置的安裝于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上方、能夠采集到參考特征圖像的位置。圖3示出 了圖像采集裝置安裝于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上方的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] S203:圖像采集裝置對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的參考特征進(jìn)行圖像采集，并記錄參考特征特 征點(diǎn)的第一圖像坐標(biāo)Pu
[0034] 在本申請(qǐng)中，參考特征通常為一個(gè)坐標(biāo)集合，為便于圖像采集裝置進(jìn)行準(zhǔn)確定位， 本實(shí)施例中，在參考特征上選取一個(gè)特征點(diǎn)，如十字圖案的中心點(diǎn)，圓形的圓心等。圖像采 集裝置在采集圖像后，利用圖像定位算法自動(dòng)定位并記錄參考特征特征點(diǎn)在圖像中的圖像 坐標(biāo)，即第一圖像坐標(biāo)Pi。
[0035] S204:使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)由第一位置向第二位置做非折返運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)到達(dá)第二位 置后，圖像采集裝置對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的參考特征進(jìn)行圖像采集，利用圖像定位算法自動(dòng)定位 并記錄參考特征特征點(diǎn)的第二圖像坐標(biāo)p 2。
[0036]運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在已知坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在第一位置移動(dòng)到第二位置或其他位置 時(shí)，每個(gè)位置與其他位置之間的距離均可通過(guò)已知坐標(biāo)系計(jì)算得出。
[0037] S205:利用運(yùn)動(dòng)平臺(tái)第一位置與第二位置的距離Δ1和第一圖像坐標(biāo)與第二圖像 4/ 坐標(biāo)之間的距離計(jì)算像素當(dāng)量r，其中，
[0038] 本申請(qǐng)中所述的像素當(dāng)量r即圖像中參考特征特征點(diǎn)在兩個(gè)位置之間的距離與在 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上第一位置與第二位置之間距離的比值。
[0039]上述S201~205步驟為成像系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定，通過(guò)成像系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)定可將運(yùn)動(dòng)平臺(tái) 中兩個(gè)位置的距離映射到成像系統(tǒng)中，并將成像系統(tǒng)中兩個(gè)位置的距離與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上兩個(gè) 位置的距離進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
[0040] S106:在像素當(dāng)量r計(jì)算完畢后，使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)做折返運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)參考特征 特征點(diǎn)折返運(yùn)動(dòng)前后的圖像坐標(biāo)的位置差計(jì)算返程間隙d = r| Ipt