運動平臺控制系統和運動平臺誤差計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及工業運動控制技術領域，具體涉及一種運動平臺控制系統和運動平臺 誤差計算方法。
【背景技術】
[0002] 在精密加工領域，人們通常使用高精度加工平臺對物料進行加工，其二維運動平 臺的定位精度對高精度加工平臺的整體精度有很大影響。二維運動平臺的誤差來自于運動 平臺的機械誤差，例如導軌的安裝精度，伺服電機的運動精度等，該些誤差屬于固定值，可 W對其進行誤差校正，進而提高二維運動平臺的定位精度。傳統的校正方法通常采用激光 干涉儀或者標準量塊對運動平臺進行校正，采用激光干涉儀校正方法，其操作步驟繁瑣，操 作時間長，數據處理量大，并且激光干涉儀容易受到外部環境的影響；采用標準量塊校正方 法，受標準量塊的尺寸及被測平臺的形狀影響，其使用范圍受到一定限制。
[0003] 針對上述缺陷，人們開發了利用機器視覺系統來對運動平臺進行誤差校正的裝 置。機器視覺系統就是利用機器代替人眼來對被測物體進行測量和判斷，機器視覺系統通 過機器視覺產品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種類型）將被攝取目標轉換成圖像信 號，并將上述圖像信號傳送給專用的圖像處理系統，根據圖像信號中像素分布、亮度和顏色 等信息，將圖像信號轉變成數字信號，圖像系統對該些數字信號進行各種運算來抽取目標 的特征，進而對被測物體進行測量和判斷，并根據判別的結果來控制現場的設備動作。一 個典型的工業機器視覺系統包括；光源、鏡頭、相機(包括CCD相機和C0MS相機)、圖像處理 單元(或圖像捕獲卡)、圖像處理軟件、監視器、通訊/輸入輸出單元等。但是由于機器視覺 系統中圖像攝取裝置的取景范圍小，現有的機器視覺誤差校正裝置對被測物體的尺寸有要 求，只能適用于小尺寸運動平臺的誤差校正，對大尺寸運動平臺無法進行誤差校正。
[0004] 鑒于此，有必要提供一種新的運動平臺控制系統和運動平臺誤差計算方法W解決 上述不足。

【發明內容】

[0005] 本發明的主要目的在于提供一種運動平臺控制系統和運動平臺誤差計算方法，使 采用該運動平臺控制系統的大尺寸加工平臺具有良好的誤差校正精度。
[0006] 為實現該目的，本發明提供一種運動平臺控制系統，包括：二維運動平臺和運動控 制模塊；
[0007] 上述二維運動平臺與上述運動控制模塊連接，上述運動控制模塊測量上述二維運 動平臺的位移誤差，并控制上述二維運動平臺的位移。
[0008] 進一步的，上述運動控制模塊包括誤差標定模塊和誤差計算模塊；
[0009] 上述誤差標定模塊與上述誤差計算模塊連接，上述誤差計算模塊與上述二維運動 平臺連接。
[0010] 進一步的，上述誤差標定模塊包括載物臺和標定板，上述誤差計算模塊包括機器 視覺模塊和數據處理模塊；
[0011] 上述載物臺設置在上述二維運動平臺下方；
[0012] 上述標定板放置在上述載物臺上；
[0013] 上述機器視覺模塊設置在上述二維運動平臺上，與上述二維運動平臺同步運動；
[0014] 上述數據處理模塊與上述機器視覺模塊連接。
[0015] 進一步的，上述二維運動平臺包括X向導軌、與上述X向導軌垂直放置的Y向導 軌、X向伺服電機、Y向伺服電機、運動頭；
[0016] 上述運動頭與上述X向導軌和上述Y向導軌連接，上述X向伺服電機與上述X向 導軌連接，上述Y向伺服電機與上述Y向導軌連接。
[0017] 進一步的，上述二維運動平臺上設置有與上述運動頭同步運動的機器視覺模塊。
[0018] 進一步的，上述標定板為具有固定間距圖案陣列的平板，上述固定間距圖案設置 有定位標記點、仿射變換參考標記點和平臺數據采集標記點。
[0019] 本發明還提供一種運動平臺誤差計算方法，包括W下步驟：
[0020] 生成標定板的標準圖像；
[0021] 獲取上述標定板的序列圖像；
[0022] 將上述序列圖像進行擬合，獲取上述標定板在運動平臺全部運動范圍內的完整圖 像；
[0023] 將上述完整圖像與上述標準圖像進行對比，獲取上述運動平臺在上述標定板上的 定位標記點處的誤差值。
[0024] 進一步的，上述獲取上述標定板的序列圖像的步驟具體為：
[0025] 將上述標定板固定在載物臺的左半部，獲取上述標定板的第一幅圖像；
[0026] 將上述標定板固定在上述載物臺的右半部，獲取上述標定板的第二幅圖像。
[0027] 進一步的，上述第一幅圖像和上述第二幅圖像部分重合。
[0028] 進一步的，上述獲取上述標定板的序列圖像的步驟具體為：
[0029] 將上述標定板固定在載物臺的上半部，獲取上述標定板的第H幅圖像；
[0030] 將上述標定板固定在上述載物臺的下半部，獲取上述標定板的第四幅圖像。
[0031] 進一步的，上述第H幅圖像和上述第四幅圖像部分重合。
[0032] 進一步的，上述獲取上述標定板的序列圖像的步驟具體為：
[0033] 將上述標定板固定在載物臺的左上部，獲取上述標定板的第五幅圖像；
[0034] 將上述標定板固定在上述載物臺的左下部，獲取上述標定板的第六幅圖像；
[0035] 將上述標定板固定在上述載物臺的右下部，獲取上述標定板的第走幅圖像；
[0036] 將上述標定板固定在上述載物臺的右上部，獲取上述標定板的第八幅圖像。
[0037] 進一步的，上述第五幅圖像、上述第六幅圖像、上述第走幅圖像和上述第八幅圖像 彼此部分重合。
[0038] 進一步的，上述生成標定板的標準圖像的步驟具體為：
[0039] 按標定板的標定參數和載物臺的尺寸范圍，生成尺寸與上述運動平臺運動范圍相 同的上述標定板的標準圖像。
[0040] 上述運動平臺控制系統利用機器視覺系統對大尺寸加工平臺進行誤差校正，校正 過程簡單，校正精度高，并且校正的結果穩定性高，重復性強。上述運動平臺誤差計算方法 對樣本的采樣條件要求簡單，誤差計算過程中收斂速度快，并且可w通過多次迭代，提高誤 差的計算精度。
【附圖說明】
[0041] 圖1為本發明提供的運動平臺控制系統的結構框圖。
[0042] 圖2為為本發明提供的運動平臺誤差計算方法的流程圖。
[0043] 圖3為Bezier曲面拼接示意圖。
[0044] 圖4為兩張H次Bezier曲面的拼接示意圖。
【具體實施方式】
[0045] 下文將結合附圖詳細描述本發明的實施例。應當注意的是，下述實施例中描述的 技術特征或者技術特征的組合不應當被認為是孤立的，它們可W被相互組合和相互結合從 而達到更好的技術效果。
[0046] 如圖1所示，為本發明提供的運動平臺控制系統的結構框圖。
[0047] 在本實施例中，運動平臺控制系統包括二維運動平臺100和運動控制模塊200 ;二 維運動平臺100與運動控制模塊200連接，運動控制模塊200測量二維運動平臺100的位 移誤差，并控制二維運動平臺100的位移。
[0048] 二維運動平臺100固定在加工平臺的本體上，并可W在加工平臺的本體上作二維 平面運動。二維運動平臺100接收運動控制模塊200發出的運動指令信息，并按上述運動 指令信息進行移動。
[0049] 在本實施例中，運動控制模塊200包括誤差標定模塊201和誤差計算模塊202 ;誤 差標定模塊201與誤差計算模塊202連接，誤差計算模塊202與二維運動平臺100連接。
[0050] 誤差標定模塊201用于標定二維運動平臺100的位移誤差，應當說明的是，在本實 施例中，誤差標定模塊201標定的二維運動平臺100的位移誤差是W圖像形式反映的。誤差 計算模塊202用于將上述誤差標定模塊201標定的W圖像形式反映的二維運動平臺100的 位移誤差轉換為數字信息，并將上述數字信息處理為二維運動平臺100在各標記點處的位 移誤差值。在本實施例中，誤差計算模塊202還可W根據計算得到的位移誤差值，對二維運 動平臺100在對應標記點處的坐標值進行校正，即對二維運動平臺的位移進行誤差校正。
[0051] 在本實施例中，誤差標定模塊201包括載物臺2012和標定板2011，誤差計算模塊 202包括機器視覺模塊2021和數據處理模塊2022 ;載物臺2012設置在二維運動平臺100 下方；標定板2011放置在載物臺2012上；機器視覺模塊2021設置在二維運動平臺100上， 與二維運動平臺100同步運動；數據處理模塊2022與機器視覺模塊2021連接。
[0052] 機器視覺系統就是利用機器代替人眼來對被測物體進行測量和判斷。機器視覺系 統通過機器視覺產品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種類型)將被攝取目標轉換成圖像 信號，并將上述圖像信號傳送給專用的圖像處理系統，根據圖像信號中像素分布、亮度和顏 色等信息，將圖像信號轉變成數字信號，圖像系統對該些數字信號進行各種運算來抽取目 標的特征，進而對被測物體進行測量和判斷，并根據判別的結果來控制現場的設備動作。一 個典型的工業機器視覺系統包括；光源、鏡頭、相機(包括CCD相機和C0MS相機)、圖像處理 單元(或圖像捕獲卡)、圖像處理軟件、監視器、通訊/輸入輸出單元等。
[0053] 在本實施例中，二維運動平臺100包括X向導軌、