CN114964056A - 一种针对微装配设备的自标定方法 - Google Patents

一种针对微装配设备的自标定方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于精密微小零件自动装配技术领域，涉及一种针对微装配设备的自标定方法。基于微装配设备内的机器视觉***，搭配含有简易特征的标定板，通过控制相应直线导轨完成规划好的运动，观察运动前后标定板上特征点在相机视野中的坐标变化，将运动信息和坐标信息带入求解模型中进行计算，依次完成各个标定参数的标定任务。本发明可一次性完成多个参数的标定工作，且不需要借助外部精密测量工具，成本低、易操作、高精度、高效率，标定出的参数可用于后续运动控制中的补偿，为装配精度打好基础。

Description

一种针对微装配设备的自标定方法
技术领域
本发明属于精密微小零件自动装配技术领域，涉及一种针对微装配设备的自标定方法。
背景技术
随着航空、航天等技术的不断发展，对微小零件装配精度的要求越来越高。微装配设备是专门针对某些微小型零件装配任务设计的非标自动化设备，根据功能的不同可以将设备内部划分为不同的模块，而模块内部大多包含多根正交直线导轨作为运动机构。由于直线导轨均为手工安装，不同模块对应方向直线导轨之间不能保证严格的平行关系，模块内部正交直线导轨之间也不能保证严格的垂直关系。因而在执行装配任务时，直线导轨上的滑台不能精确到达设计位置，造成装配精度的损失。因此，为了提高装配精度，需要对微装配设备进行标定工作，并将标定结果用于后续的运动补偿。
微装配设备标定的本质问题是正交直线导轨的垂直度测量问题和平行直线导轨的平行度测量问题，但现有的标定方法主要是对这两类问题单独进行讨论。对于垂直度测量来说，大多需要借助直角尺、棱镜等标准件和球杆仪、经纬仪、激光干涉仪等专用设备。如发明专利号201610650107.X彭小强发明了一种使用光学方砖进行正交直线导轨垂直度测量的方法，该方法精度较高，但测量过程十分繁琐，且对外加的位移传感器安装精度和光学方砖的水平度要求较高。哈尔滨工业大学的任顺清在《用经纬仪测量大尺寸三维导轨垂直度的方法》中提及到一种基于经纬仪进行大尺寸三维直线导轨垂直度测量的方法，该方法布置空间较大，仅适用于大型直线导轨垂直度的测量任务。对于平行度测量来说，目前主要采用指示表法进行测量，但对直线导轨间距有一定的要求，且容易受到标准件倾斜角度的影响。大连理工大学的王明海在《导轨直线度与平行度测量***的研究与应用》中提出了一种基于双轴水平仪和五角棱镜进行直线导轨平行度测量的方法，但测量时需要对基准轨和测量工具分别进行复杂的校准过程，时间成本高。
上述标定方法中，大多需要借助外部精密测量装置，对测量环境和操作人员有较高要求，但微装配设备空间紧凑，外部设备布置困难；操作过程繁琐，时间成本高，无法满足微装配设备定期、快速标定的要求；若对微装配设备的垂直度误差和平行度误差同时进行标定需要搭配不同的测量工具，增加了测量成本。
综上，为了克服上述标定方法中的缺点，对微装配设备内进行快速、高精度、易操作的标定，且借助简单的工具同时完成设备内多种参数的测量任务，提出了一种针对微装配设备的自标定方法。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对目前微装配设备中因手工安装造成的不同模块对应方向直线导轨的平行度误差问题和模块内正交直线导轨的垂直度误差问题，基于设备内的机器视觉***进行微装配设备自标定；同时机器视觉***作为设备中重要的测量工具，其本身的扭转误差也作为标定的对象。不同标定参数的标定原理类似，基本思路为：基于微装配设备中的机器视觉***，借助含有简易特征的标定板，移动直线导轨上的滑台使标定板上的图案出现在相机视野中，通过图像处理技术得到标定板上特征点的坐标信息；控制直线导轨产生相应运动，记录下运动后标定板上特征点在相机视野中的坐标变化，将坐标信息和直线导轨运动信息带入求解模型中进行计算，即可得到参数值。
本发明的技术方案如下：
一种针对微装配设备的自标定方法，基于微装配设备内的机器视觉***，搭配标定板，通过控制相应直线导轨完成规划好的运动，观察运动前后标定板上特征点在相机视野中的坐标变化，将运动信息和坐标信息带入求解模型中进行计算，依次完成各个标定参数的标定任务；其中：
所述的微装配设备是指进行某些微小型零件精密装配的非标自动化设备，设备中与标定任务相关的结构包括视觉测量模块、执行模块、龙门架和光学平台。所述的光学平台是设备搭建的基础，用来放置龙门架、视觉测量模块和执行模块；所述的龙门架沿X向固定在光学平台上，用来抬高视觉测量模块的安装高度。
所述的视觉测量模块包括X1直线导轨、Z1直线导轨、机器视觉***、导轨固定板和相机固定板；所述的X1直线导轨和Z1直线导轨均为产生精密位移的直线导轨，直线导轨内部包括导轨和滑台两部分，所述的X1直线导轨中的导轨沿X向固定在龙门架上，滑台可产生沿X向的直线运动；所述的导轨固定板为直角形状，一边水平固定在X1直线导轨中的滑台上随滑台运动，另一边竖直布置在龙门架前方；所述的Z1直线导轨中的导轨沿Z向固定在导轨固定板的竖直边上，滑台可产生沿Z向的直线运动；所述的相机固定板为开口的C形形状，一侧固定在Z1直线导轨中的滑台上随滑台运动，其对边内侧用来固定机器视觉***；所述的机器视觉***包括相机、远心镜头和环形光源，从上到下依次连接，用作实时图像采集任务，可以将观测到的图像传输到上位机上进行图像处理；在相机视野中人为地建立图像坐标系，将视野上边缘和左边缘分别定为U轴和V轴，由于视野为矩形形状，所以图像坐标系U轴和V轴相互垂直；像素尺寸在标定任务开始前已经得到，U向像素尺寸为Px，V向像素尺寸为Py。
所述的执行模块代表一系列执行不同功能的模块，其内部包括运动机构和末端执行机构，其中运动机构需要进行标定工作；所述的运动机构包括X2直线导轨、Y2直线导轨和Z2直线导轨；所述的X2直线导轨中的导轨沿X向固定在光学平台上，滑台可产生X向运动；所述的Y2直线导轨中的导轨沿Y向固定在X2直线导轨中的滑台上随滑台运动，Y2直线导轨中的滑台可产生Y向运动；所述的Z2直线导轨中的导轨沿Z向固定在Y2直线导轨中的滑台上随滑台运动，Z2直线导轨中的滑台可产生Z向运动；所述的末端执行机构固定在Z2直线导轨中的滑台上，通过X2直线导轨、Y2直线导轨和Z2直线导轨实现三维运动。
所述的标定参数由分析装配过程得到，包括图像坐标系U轴与视觉测量模块X1直线导轨平行误差角α1、执行模块X2直线导轨与视觉测量模块X1直线导轨平行误差角α2、执行模块X2直线导轨与执行模块Y2直线导轨垂直误差角β以及执行模块Z2直线导轨与视觉测量模块Z1直线导轨平行误差角γ。
所述的标定板应至少包含下述特征，标定板图案两端为两个方块，可以通过图像处理得到方块在相机视野中的形心坐标，两个方块形心之间的距离为d；方块之间含有一条长直线，方块形心连线与长直线边缘平行，可以通过图像处理拟合其边缘得到标定板相对图像坐标系U轴的倾斜角度。
上述条件已知后，自标定的具体步骤如下：：
步骤一：将标定板放置台固定到执行模块Z2直线导轨中的滑台上，将标定板沿X向放置在标定板放置台上，移动视觉测量模块和执行模块直线导轨中的滑台，使标定板左端方块清晰地出现在相机视野中，通过图像处理得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U1,V1)；
步骤二：执行模块保持不动，向右移动视觉测量模块X1直线导轨中的滑台，使标定板中间长直线出现在相机视野中，通过图像处理得到长直线的倾斜角度θ1；
步骤三：继续向右移动X1直线导轨中的滑台，使标定板右端方块出现在相机视野中，记录下X1直线导轨中的滑台两次移动的距离总和L1，通过图像处理得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U2,V2)；将信息带入到误差角计算模型公式(1)中，即可得到图像坐标系U轴与视觉测量模块X1直线导轨平行误差角α1：
Figure BDA0003627221500000041
步骤四：视觉测量模块保持不动，向右移动执行模块X2直线导轨中的滑台，使标定板左端方块出现在相机视野中，记录下X2直线导轨移动的距离L2，通过图像处理得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U3,V3)；将信息带入到误差角计算模型公式(2)和角度转换关系公式(3)中，即可得到执行模块X2直线导轨与视觉测量模块X1直线导轨平行误差角α2：
Figure BDA0003627221500000051
α2＝α1-ω1 (3)
步骤五：将标定板沿Y向重新放置在标定板放置台上，移动视觉测量模块和执行模块直线导轨中的滑台，使标定板前端方块出现在相机视野中，通过图像处理得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U4,V4)；
步骤六：视觉测量模块保持不动，向前移动执行模块Y2直线导轨中的滑台，使标定板中间长直线出现在相机视野中，通过图像处理得到长直线相对图像坐标系V轴的倾斜角度θ2；
步骤七：继续向前移动Y2直线导轨中的滑台，使标定板后端方块出现在相机视野中，记录下Y2直线导轨中的滑台两次移动的距离总和L3，通过图像处理得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U5,V5)；将信息带入到误差角计算模型公式(4)和角度转换模型公式(5)中，即可得到执行模块X2直线导轨与执行模块Y2直线导轨垂直误差角β：
Figure BDA0003627221500000052
Figure BDA0003627221500000053
步骤八：控制执行模块Z2直线导轨中的滑台向下移动L5距离，控制视觉测量模块Z1直线导轨中的滑台向下移动，直到标定板上的方块重新清晰地出现在相机视野中，记录下视觉测量模块Z1直线导轨中的滑台移动的距离L4，通过图像处理得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U6,V6)；将信息带入到误差角计算模型公式(6)中，即可得到执行模块Z2直线导轨与视觉测量模块Z1直线导轨平行误差角γ：
Figure BDA0003627221500000061
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明借助微装配设备内的机器视觉***进行微装配设备自标定，不需要搭配外部精密测量工具，使用到的标定板样式简单且容易找到替代特征，所以整体标定成本很低；同时非接触式的标定形式，不会对运动机构及标定板造成损伤。
(2)本发明可一次性完成多个参数的标定工作，在每个参数标定过程中只需得到特征点的坐标差、倾斜角度以及运动距离即可，简单易行，对操作人员要求低；所使用的计算模型均经过了严格的数学推导和验证，可以直接代入使用；同时使用的都是成熟且简单的图像处理算法，容易借助数字图像处理工具实现；
(3)本发明中的图像处理算法及运动控制均比较迅速，测量效率高，时间成本很低；采用的标定板制造精度在微米级，直线导轨运动精度一般也在微米级范围，同时图像处理技术比较成熟，整体误差很小，有效提高了标定精度。
附图说明
图1是本发明方法的标定过程示意图，图中：1光学平台；2X2直线导轨；3Y2直线导轨；4Z2直线导轨；5标定板放置台；6龙门架；7X1直线导轨；8导轨固定板；9相机；10相机固定板；11远心镜头；12环形光源；13Z1直线导轨；14标定板。其中，视觉测量模块(包括7、8、9、10、11、12、13)固定在龙门架6上，机器视觉***(包括9、11、12)跟随视觉测量模块Z1直线导轨13中的滑台运动，执行模块(包括2、3、4)固定在光学平台1上，标定板放置台5固定在执行模块Z2直线导轨4中的滑台上，标定板14放置在标定板放置台5上。
图2是在相机视野中建立图像坐标系的示意图，图中，原点在相机视野左上角，U轴和V轴分别沿着上边缘和左边缘。
图3是标定过程使用的标定板图案示意图，图中，标定板左右两端分别有方块A和方块B，两方块形心距离为d；长直线位于两方块之间，长直线上下边缘与两方块形心连线平行。
图4是图像坐标系U轴与视觉测量模块X1直线导轨平行误差角α1计算模型图，图中，U-O-V为运动前的图像坐标系；AB为标定板样式简化图，A为标定板左端方块形心，其在图像坐标系中的坐标为(U1,V1)，B为标定板右端方块形心，AB长度为d，θ1为AB与图像坐标系U轴之间的夹角，通过拟合标定板长直线的边缘得到；相机随着X1直线导轨中的滑台运动L1距离，图像坐标系原点从O点变化到O1点，AA′为过A点所作的与OO′平行且等长的线；运动过后，方块形心B在图像坐标系中的坐标为(U2,V2)；C点为过A点作的U轴平行线与过，由于U轴与V轴垂直，所以AC⊥A′C；α1即为图像坐标系U轴与视觉测量模块X1直线导轨之间的夹角，可由ΔAA′C中的几何关系得到。
图5是执行模块X2直线导轨与视觉测量模块X1直线导轨平行误差角α2计算模型图，图中，AB为运动前的标定板位置，AB与图像坐标系U轴之间的夹角为θ1，B点在图像坐标系中的坐标为(U2,V2)；A′B′为执行模块X2直线导轨中的滑台向右运动L2距离后标定板的位置，A′点在图像坐标系中的坐标为(U3,V3)；D点为过A点作的U轴平行线与过A′点作的V轴平行线之间的交点，AD⊥A′D；ω1为图像坐标系U轴与执行模块X2直线导轨之间的夹角，可由ΔAA′D中的几何关系得到，进一步根据角度关系得到执行模块X2直线导轨与视觉测量模块X1直线导轨平行误差角α2。
图6(a)和图6(b)是执行模块X2直线导轨与执行模块Y2直线导轨垂直误差角β计算模型图，图6(a)中，AB为运动前的标定板位置，AB与图像坐标系V轴之间的夹角为θ2，通过拟合标定板长直线的边缘得到，A点在图像坐标系中的坐标为(U4,V4)；A′B′为执行模块Y2直线导轨中的滑台向前运动L3距离后标定板的位置，B′点在图像坐标系中的坐标为(U5,V5)；E点为过B点作的U轴的平行线与过B′点作的V轴平行线之间的交点，BE⊥B′E；F为过A点作的V轴平行线与BE延长线的交点，AF⊥BF；ω2为图像坐标系V轴与执行模块Y2直线导轨之间的夹角，可由ΔBEB′中的几何关系得到，进一步根据图6(b)中的角度关系得到执行模块X2直线导轨与执行模块Y2直线导轨垂直误差角β。
图7是执行模块Z2直线导轨与视觉测量模块Z1直线导轨平行误差角γ计算模型图，图中，U-O-V为运动前的图像坐标系，方块形心B点在图像坐标系中的坐标为B1(U5,V5)；视觉测量模块Z1直线导轨中的滑台向下运动L4距离，图像坐标系原点从O点变化到O2点，执行模块Z2直线导轨中的滑台向下运动L5距离，方块形心B点在图像坐标系中的坐标为B2(U6,V6)；由几何关系可知B1B2与Z2直线导轨方向平行，且B1B2＝L5；G点为过B1点所作的与OO2平行且等长的线；γ即为执行模块Z2直线导轨与视觉测量模块Z1直线导轨平行误差角，可由ΔB1B2G中的几何关系得到。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
一种针对微装配设备的自标定过程如图1所示，借助设备内的机器视觉***，观察放置在执行模块上的标定板14，通过控制不同直线导轨运动，依次完成图像坐标系U轴与视觉测量模块X1直线导轨7之间的平行误差角α1、执行模块X2直线导轨与视觉测量模块X1直线导轨7之间的平行误差角α2、执行模块X2直线导轨2与执行模块Y2直线导轨3之间的垂直误差角β以及执行模块Z2直线导轨4与视觉测量模块Z1直线导轨13之间的平行误差角γ的标定任务。在相机9视野中建立了如图2所示的图像坐标系U-O-V，方便进行坐标读取，两个方向的像素尺寸分别为Px和Py；标定板14样式如图3所示，可通过图像处理技术得到方块在图像坐标系中的形心坐标和长直线的倾斜角度。
上述前提条件已知后，具体标定步骤如下：
(1)将标定板14沿X向放置在标定板放置台5上，移动视觉测量模块和执行模块直线导轨中的滑台，使标定板14左端的方块清晰地出现在相机9视野中心位置附近，通过图像处理技术得到方块形心A在图像坐标系中的坐标(U1,V1)；向右移动视觉测量模块X1直线导轨7中的滑台，使标定板14中的长直线中间部分出现在相机9视野中，通过图像处理技术得到长直线的倾斜角度θ1；继续向右移动X1直线导轨7中的滑台，直到标定板14右端方块出现在相机9视野中心位置附近，通过图像处理技术得到方块形心B在图像坐标系中的坐标(U2,V2)；同时记录下X1直线导轨7移动的距离总和L1；
(2)如图4所示，在直角ΔACA′中，由勾股定理得：A′C2+AC2＝AA′2，将坐标(U1,V1)和(U2,V2)、长直线倾斜角度θ1、运动距离L1及两方块形心之间的距离d带入式(1)，即可得到图像坐标系U轴与视觉测量模块X1直线导轨7之间的平行误差角α1：
Figure BDA0003627221500000091
(3)视觉测量模块保持不动，向右移动执行模块X2直线导轨2中的滑台，直到标定板14左端方块出现在相机9视野中心位置附近，记录下X2直线导轨2中的滑台移动的距离L2，通过图像处理技术得到方块形心A’在图像坐标系中的坐标(U3,V3)；
(4)如图5所示，在直角ΔADA′中，由勾股定理得：A′D2+AD2＝AA′2，将坐标(U2,V2)和(U3,V3)、长直线倾斜角度θ1、运动距离L2及两方块形心之间的距离d带入(2)式，可以得到图像坐标系U轴与执行模块X2直线导轨2之间的夹角ω1，进一步由角度转换关系(3)得到执行模块X2直线导轨2与视觉测量模块X1直线导轨7之间的平行误差角α2：
Figure BDA0003627221500000101
α2＝α1-ω1 (3)
(5)将标定板14沿Y向重新放置在标定板放置台5上，移动视觉测量模块和执行模块直线导轨中的滑台，使标定板14前端方块清晰地出现在相机9视野中心位置附近，通过图像处理技术得到方块形心A在图像坐标系中的坐标(U4,V4)；向前移动执行模块Y2直线导轨3中的滑台，使标定板14中的长直线中间部分出现在相机9视野中，通过图像处理技术得到长直线相对图像坐标系V轴的倾斜角度θ2；继续向前移动Y2直线导轨3中的滑台，直到标定板14后端方块出现在相机9视野中心位置附近，通过图像处理技术得到方块形心B’在图像坐标系中的坐标(U5,V5)；同时记录下Y2直线导轨3中的滑台移动的距离总和L3；
(6)如图6(a)所示，在直角ΔBEB′中，由勾股定理得：B′E2+BE2＝BB′2，将坐标(U4,V4)和(U5,V5)、长直线倾斜角度θ2、运动距离L3及两方块形心之间的距离d带入(4)式，可以得到图像坐标系V轴与执行模块Y2直线导轨3之间的夹角ω2；进一步由图6(b)中的角度转换关系(5)得到执行模块X2直线导轨2与执行模块Y2直线导轨3垂直误差角β：
Figure BDA0003627221500000102
Figure BDA0003627221500000103
(7)将执行模块Z2直线导轨4中的滑台向下移动L5距离，控制视觉测量模块Z1直线导轨13中的滑台向下移动，直到标定板14上的方块重新清晰地出现在相机视野中，记录下视觉测量模块Z1直线导轨13中的滑台移动的距离L4，通过图像处理技术得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U6,V6)；
(8)如图7所示，γ即为执行模块Z2直线导轨4与视觉测量模块Z1直线导轨13之间的平行误差角，在ΔB1B2G中，由余弦定理得B1B2 2+B1G2-B2G2＝2·B1B2·B1G·cosγ，将坐标(U5,V5)和(U6,V6)、运动距离L4和L5带入(6)式，即可得到执行模块Z2直线导轨与视觉测量模块Z1直线导轨之间的平行误差角γ：
Figure BDA0003627221500000111
本发明提供的一种针对微装配设备的自标定方法，针对微装配设备内因安装误差而造成的平行误差和垂直误差，基于设备内的机器视觉***，搭配简易的标定板，通过控制不同直线导轨中的滑台运动，观察运动前后标定板上特征点在相机视野中的坐标变化，带入误差计算模型中进行计算即可依次完成各标定参数的求解工作。整个标定方法可一次性完成多个参数的标定任务，效率高，易操作，对操作人员要求低；使用微装配设备自带的机器视觉***，不需要增加其他精密测量工具，标定成本低；同时标定板制造精度、直线导轨运动精度和图像处理精度都已经达到了很高的水平，结合本标定方法中的模型，有效提高了标定精度。该方法对微装配设备领域的***标定具有重要意义，同时本发明中提出的方法也为直线导轨之间平行度和垂直度的测量提供了一种简单易行的思路。

Claims (1)

1.一种针对微装配设备的自标定方法，其特征在于，基于微装配设备内的机器视觉***，搭配标定板，通过控制相应直线导轨完成规划好的运动，观察运动前后标定板上特征点在相机视野中的坐标变化，将运动信息和坐标信息带入求解模型中进行计算，依次完成各个标定参数的标定任务；其中：
所述的微装配设备是指进行微小型零件精密装配的非标自动化设备，设备中与标定任务相关的结构包括视觉测量模块、执行模块、龙门架和光学平台；所述的光学平台用来放置龙门架、视觉测量模块和执行模块；所述的龙门架沿X向固定在光学平台上，用来抬高视觉测量模块的安装高度；
所述的视觉测量模块包括X1直线导轨、Z1直线导轨、机器视觉***、导轨固定板和相机固定板；所述的X1直线导轨和Z1直线导轨均为产生精密位移的直线导轨，直线导轨内部包括导轨和滑台两部分，所述的X1直线导轨中的导轨沿X向固定在龙门架上，滑台可产生沿X向的直线运动；所述的导轨固定板为直角形状，一边水平固定在X1直线导轨中的滑台上随滑台运动，另一边竖直布置在龙门架前方；所述的Z1直线导轨中的导轨沿Z向固定在导轨固定板的竖直边上，滑台可产生沿Z向的直线运动；所述的相机固定板为开口的C形形状，一侧固定在Z1直线导轨中的滑台上随滑台运动，其对边内侧用来固定机器视觉***；所述的机器视觉***包括相机、远心镜头和环形光源，从上到下依次连接，用作实时图像采集任务，将观测到的图像传输到上位机上进行图像处理；在相机视野中人为地建立图像坐标系，将视野上边缘和左边缘分别定为U轴和V轴，由于视野为矩形形状，所以图像坐标系U轴和V轴相互垂直；U向像素尺寸为Px，V向像素尺寸为Py；
所述的执行模块包括运动机构和末端执行机构，其中运动机构需要进行标定工作；所述的运动机构包括X2直线导轨、Y2直线导轨和Z2直线导轨；所述的X2直线导轨中的导轨沿X向固定在光学平台上，滑台可产生X向运动；所述的Y2直线导轨中的导轨沿Y向固定在X2直线导轨中的滑台上随滑台运动，Y2直线导轨中的滑台可产生Y向运动；所述的Z2直线导轨中的导轨沿Z向固定在Y2直线导轨中的滑台上随滑台运动，Z2直线导轨中的滑台可产生Z向运动；所述的末端执行机构固定在Z2直线导轨中的滑台上，通过X2直线导轨、Y2直线导轨和Z2直线导轨实现三维运动；
所述的标定参数包括图像坐标系U轴与视觉测量模块X1直线导轨平行误差角α1、执行模块X2直线导轨与视觉测量模块X1直线导轨平行误差角α2、执行模块X2直线导轨与执行模块Y2直线导轨垂直误差角β以及执行模块Z2直线导轨与视觉测量模块Z1直线导轨平行误差角γ；
所述的标定板至少包含的特征如下：标定板图案两端为两个方块，通过图像处理得到方块在相机视野中的形心坐标，两个方块形心之间的距离为d；方块之间含有一条长直线，方块形心连线与长直线边缘平行，通过图像处理拟合其边缘得到标定板相对图像坐标系U轴的倾斜角度；
自标定的具体步骤如下：
步骤一：将标定板放置台固定到执行模块Z2直线导轨中的滑台上，将标定板沿X向放置在标定板放置台上，移动视觉测量模块和执行模块直线导轨中的滑台，使标定板左端方块清晰地出现在相机视野中，通过图像处理得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U1,V1)；
步骤二：执行模块保持不动，向右移动视觉测量模块X1直线导轨中的滑台，使标定板中间长直线出现在相机视野中，通过图像处理得到长直线的倾斜角度θ1；
步骤三：继续向右移动X1直线导轨中的滑台，使标定板右端方块出现在相机视野中，记录下X1直线导轨中的滑台两次移动的距离总和L1，通过图像处理得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U2,V2)；将信息带入到误差角计算模型公式(1)中，即可得到图像坐标系U轴与视觉测量模块X1直线导轨平行误差角α1：
Figure FDA0003627221490000031
步骤四：视觉测量模块保持不动，向右移动执行模块X2直线导轨中的滑台，使标定板左端方块出现在相机视野中，记录下X2直线导轨移动的距离L2，通过图像处理得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U3,V3)；将信息带入到误差角计算模型公式(2)和角度转换关系公式(3)中，即可得到执行模块X2直线导轨与视觉测量模块X1直线导轨平行误差角α2：
Figure FDA0003627221490000032
α2＝α1-ω1 (3)
步骤五：将标定板沿Y向重新放置在标定板放置台上，移动视觉测量模块和执行模块直线导轨中的滑台，使标定板前端方块出现在相机视野中，通过图像处理得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U4,V4)；
步骤六：视觉测量模块保持不动，向前移动执行模块Y2直线导轨中的滑台，使标定板中间长直线出现在相机视野中，通过图像处理得到长直线相对图像坐标系V轴的倾斜角度θ2；
步骤七：继续向前移动Y2直线导轨中的滑台，使标定板后端方块出现在相机视野中，记录下Y2直线导轨中的滑台两次移动的距离总和L3，通过图像处理得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U5,V5)；将信息带入到误差角计算模型公式(4)和角度转换模型公式(5)中，即可得到执行模块X2直线导轨与执行模块Y2直线导轨垂直误差角β：
Figure FDA0003627221490000033
Figure FDA0003627221490000034
步骤八：控制执行模块Z2直线导轨中的滑台向下移动L5距离，控制视觉测量模块Z1直线导轨中的滑台向下移动，直到标定板上的方块重新清晰地出现在相机视野中，记录下视觉测量模块Z1直线导轨中的滑台移动的距离L4，通过图像处理得到方块形心在图像坐标系中的坐标(U6,V6)；将信息带入到误差角计算模型公式(6)中，即可得到执行模块Z2直线导轨与视觉测量模块Z1直线导轨平行误差角γ：
Figure FDA0003627221490000041
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