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对刀仪定标及坐标系统变换

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在测量正式进行之前,需要对测量系统定标,即确定在X方向上每个脉冲数所代表的量值及在Y 方向上相邻两行扫描线之间的距离。
本测量系统借用对刀仪中的零点棒作为定标中的标准件。与普通对刀仪不同之处在于采用端点中心处有标准圆球的阶梯轴作为零点棒,如图4所示。将视觉系统的行扫描线水平安装。通过视觉系统读出阶梯轴上阶梯所对应的脉冲数,用阶梯的标准值除以该脉冲数,得到脉冲当量即X标值。将视觉系统精确旋转45°(此时为视觉系统的工作位置),对标准棒母线进行测量,然后对测点进行直线拟合,选相距较远的两拟合点,其坐标值为(X1,Y1)、(X2,Y2)。由:(Y2-Y1)/(X2-X1)=∆Y/∆X=cos45°=1,Y2-Y1=n·∆Y,得出Y方向的标值,即行距∆Y。其中:n为二采样点的行间隔数,∆Y为行间距。
在刀形检测系统中有4个坐标系:机床坐标系(X,Y),由安装在机床X,Y方向导轨上的光栅尺输出读数:视觉检测系统中与(X,Y)平行的坐标系(x,y):视觉检测系统坐标系(I,J),其横轴与CCD摄像机的行扫描方向平行:被测刀具的极坐标系(R,q),极点选择在刀尖圆弧的圆心处,q=0°时极径的方向与视觉检测系统的轴重合。为使测量能够正确进行,需将各个坐标系统一。视觉检测系统的测量值最终要统一到机床坐标系中。图5给出各个坐标系之间的关系。
面阵CCD相对机床坐标系呈45°安装,以避免刀形受检部位与CCD扫描线平行而无清晰的交点,因此视觉坐标系首先要旋转45°,使之与机床坐标系平行。x=I·cosq-J·sinq:y=I·sinq-J·cosq。旋转后视觉系统的坐标值转换到参考坐标系中,若(x,y)坐标系的坐标原点在(X,Y)坐标系中的坐标为(x0,y0),则(x,y)在(X,Y)中的坐标为:X=x+x0:Y=y+y0。视觉系统坐标值通过参考坐标系转换到机床坐标系中可用下式表示:
[ X ] = [ cosq -sinq ][ I ] + [ x0 ]
Y sinq cosq J y0
式中,q=45°。这里并没有考虑参考坐标系与机床坐标系的小夹角a,在测量进行之前应预先测量出夹角a的大小,而上式中的q应为45°-a
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