一种丝杆返程间隙标定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机器视觉运动引导技术领域，具体涉及一种丝杆返程间隙标定方法。
【背景技术】
[0002] 当前各种移动智能终端使用愈来愈广泛，且智能终端的尺寸也在不断的变小，加 工精度的要求也随之提高，这就对工业生产线提出了更高的要求。工业生产线中几乎所有 设备都涉及到运动机构，目前市面上较常使用的运动机构多采用开环或半闭环伺服驱动器 加丝杆或齿轮的运动机构。但采用丝杆或齿轮的运动机构误差源较多，其中以返程间隙最 为明显。由于返程间隙不属于随机误差，并直接影响运动机构的测量精度，因此在测量过程 中需要将该误差消除。
[0003] 现有运动机构对于丝杆返程间隙的消除，是通过千分表等测量仪器首先对返程间 隙进行手动测量，然后在计算程序中，凡是涉及到返程间隙的数据时，均需将手动测量的返 程间隙数据进行补偿。由于需要手动测量返程间隙的数值，从而使得现有运动机构的测量 过程较为繁琐，且测量精度较低。
【发明内容】
[0004] 本发明的发明目的在于提供一种丝杆返程间隙标定方法，该方法不需人工进行测 量，即可得到精度较高的丝杆返程间隙，大幅缩短返程间隙的测量时间。
[0005] 根据本发明的实施例，提供了 一种丝杆返程间隙标定方法，包括：
[0006] 选取运动平台静止时的位置为第一位置，在运动平台上设置参考特征；
[0007] 在所述运动平台的上方安装图像采集装置；
[0008] 利用图像采集装置对所述运动平台上的参考特征进行图像采集，并记录所述参考 特征特征点的第一图像坐标p1;
[0009] 使运动平台由第一位置向第二位置做非折返运动;在所述运动平台到达第二位置 后，所述图像采集装置对所述运动平台上的参考特征进行图像采集，并记录所述参考特征 特征点的第二图像坐标P2 ;
[0010] 利用运动平台第一位置与第二位置的距离Δ 1和第一图像坐标与第二图像坐标之 Δ? 间的距离计算像素当量r，其中， .1 9
[0011] 在所述像素当量计算完毕后，使运动平台做折返运动，根据运动平台参考特征特 征点折返运动前后的图像坐标的位置差计算返程间隙d = r| |pti_pt2| |，其中，pti为运动平 台做折返运动前参考特征特征点的图像坐标、pt2为运动平台做折返运动后参考特征特征 点的图像坐标，I |pti-pt2| |为折返运动前后参考特征特征点的图像距离。
[0012] 优选地，在计算像素当量r的过程中，所述运动平台可在多个位置之间做非折返运 .Α? 动，所述运动平台多次非折返后的像素当量为fUTfj丨Ρη为运动平台在做η次非折返运 ：1 1 ?!' 9, 动后所述参考特征特征点的图像坐标，其中，η为大于等于1的自然数。
[0013] 其中，所述运动平台至少一次沿X轴的非折返运动和至少一次沿Υ轴的非折返运 动。
[0014] 优选地，所述运动平台在做折返运动时，可进行多次折返，所述运动平台多次折返 后的返程间隙为d = r| |pti-ptm| |，其中，ptm为运动平台在做m次折返运动后所述参考特征 特征点的图像坐标，其中，m为大于等于1的自然数。
[0015] 其中，所述运动平台至少一次沿X轴的折返运动和至少一次沿Y轴的折返运动。
[0016] 由以上技术方案可知，本申请所述的丝杆返程间隙标定方法将运动平台中两个位 置的距离映射到成像系统中，并将成像系统中两个位置的距离与运动平台上两个位置的距 离进行关联，实现成像系统自动标定并计算出运动平台与图像采集装置之间的像素当量。 在运动平台进行折返运动后，只需获得运动平台折返运动前后在图像中的距离，并利用像 素当量即可计算出运动平台折返运动前后实际的返程间隙。因此，本发明所述的丝杆间隙 标定方法具有自动化高、精度高及效率高的特点。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。
[0018] 图1示出了丝杠返程间隙的示意图；
[0019] 图2示出了丝杆返程间隙标定方法的流程图；
[0020] 图3示出了图像采集装置安装于运动平台上方的结构示意图；
[0021]图4为根据一优选实施例示出的成像系统自动标定时运动平台的走位路径图； [0022]图5为成像系统自动标定流程图；
[0023]图6为根据一优选实施例示出的用于计算返程间隙时运动平台的走位路径图； [0024] 图7为丝杠返程间隙测量流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]图1示出了丝杠返程间隙的示意图。根据图1，本发明的发明人发现，丝杆的返程间 隙只在每次运动方向相反时存在，如果一直向一个方向运动，则不会存在返程间隙。从①~ ③过程中，丝杆每次顺时针旋转两圈；从③~⑤过程中，丝杆每次逆时针旋转两圈，螺纹间 距为d，实际运动的距离如图1所示。同时本发明的发明人注意到，计算机视觉具有高精度、 无损的成像及定位特点，已被越来越多地应用到工业生产中。于是，本申请的发明人利用计 算机视觉的特点并结合返程间隙具有的特性，提供了一种准确测量丝杠返程间隙的标定方 法，其精度可达到亚像素级别，同时该方法还具有高效、自动化、无需增加成本的优点。
[0027] 需要说明的是，在本申请中，运动平台的非折返运动是指运动平台进行与上一次 运动方向相同的运动。运动平台的折返运动是指运动平台进行与上一次运动方向相反的运 动。运动平台在丝杆的带动下运动。
[0028] 下面对本申请中丝杆返程间隙的标定方法进行详细阐述。图2示出了丝杆返程间 隙标定方法的流程图。如图1所示，包括如下步骤：
[0029 ] S201:选取运动平台静止时的位置为第一位置，在运动平台上设置参考特征。
[0030] 本申请中的标定方法利用计算机视觉实现，故需在运动平台上设置参考特征来进 行图像位置定位。运动平台上的参考特征可选用色块、文字、规则图案或其他具有标志性的 固定物。需要说明的是，参考特征选用色块、文字、规则图案等只是示例性的，凡是能够提高 精度，具有高清特征，如激光蚀刻或高清打印机打印的图案等均落入本发明的保护范围。
[0031] S202:在运动平台的上方安装图像采集装置。
[0032] 图像采集装置的安装于运动平台上方、能够采集到参考特征图像的位置。图3示出 了图像采集装置安装于运动平台上方的结构示意图。
[0033] S203:图像采集装置对运动平台上的参考特征进行图像采集，并记录参考特征特 征点的第一图像坐标Pu
[0034] 在本申请中，参考特征通常为一个坐标集合，为便于图像采集装置进行准确定位， 本实施例中，在参考特征上选取一个特征点，如十字图案的中心点，圆形的圆心等。图像采 集装置在采集图像后，利用图像定位算法自动定位并记录参考特征特征点在图像中的图像 坐标，即第一图像坐标Pi。
[0035] S204:使运动平台由第一位置向第二位置做非折返运动。在运动平台到达第二位 置后，图像采集装置对运动平台上的参考特征进行图像采集，利用图像定位算法自动定位 并记录参考特征特征点的第二图像坐标p 2。
[0036]运动平台在已知坐标系中运动，运动平台在第一位置移动到第二位置或其他位置 时，每个位置与其他位置之间的距离均可通过已知坐标系计算得出。
[0037] S205:利用运动平台第一位置与第二位置的距离Δ1和第一图像坐标与第二图像 4/ 坐标之间的距离计算像素当量r，其中，
[0038] 本申请中所述的像素当量r即图像中参考特征特征点在两个位置之间的距离与在 运动平台上第一位置与第二位置之间距离的比值。
[0039]上述S201~205步骤为成像系统自动标定，通过成像系统自动标定可将运动平台 中两个位置的距离映射到成像系统中，并将成像系统中两个位置的距离与运动平台上两个 位置的距离进行关联。
[0040] S106:在像素当量r计算完毕后，使运动平台做折返运动，根据运动平台参考特征 特征点折返运动前后的图像坐标的位置差计算返程间隙d = r| Ipt