具体实施方式

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、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

首先，对本发明实施例中的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。

（1）数控机床（Computer numerical control，CNC），是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。

请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种运动轴误差方法的流程示意图；如图1所示，该方法实施例以应用该运动轴误差方法的五轴机床为执行主体为例，从五轴机床该侧进行说明，具体可以包括步骤S101-步骤S103。

步骤S101：根据多幅标定图像确定所述机床的运动轴。

具体地，标定图像是通过拍摄组件（如摄像机）拍摄标定块在运动轴上的位置以及运动情况。每一个位置上的标定图像都可以被拍摄。所述多幅标定图像包括第一标定图像和第二标定图像。例如，在机床坐标轴参数标定过程中，机床坐标轴标定主要对标定机床坐标原点以及X、Y、Z、A、C五个轴的方向进行标定。通过标定块测量机床坐标轴参数的方法步骤如下：

a) 将相机置于合理位置，能够同时观察到X、Y、Z、A、C五个轴位置。

b) 将标定块置于X轴上，同时随着X轴旋转，采集标定块图像；通过旋转中心拟合算法，计算出轴线位置及旋转中心点坐标，同时可以预设值，规定距离旋转中心点固定距离位置处为坐标原点。

c) 将标定块分别置于X、Y、Z轴上，并随坐标轴平移过程中，采集标定块图像，通过直线拟合方法可以得到三个方向矢量

d）将标定块分别置于A、C轴上，并且随着坐标轴旋转过程中，采集标定块图像，通过旋转轴中心拟合算法，可以求出A、C轴的方向向量及相应轴上定位点。

例如，请参见图2，图2是本发明实施例提供的一种确定运动轴轴线的示意图；如图2所示，以x轴为第一坐标轴且标定块围绕x轴进行360度旋转为例，选取标定块上的三个顶点（如图中所示的A、B和C点）在旋转过程中的轨迹进行说明。标定块上的A点绕着x轴的轴线进行旋转形成一个封闭的圆形轨迹A’，根据圆形轨迹A’确定其圆心a。同理，可以从轨迹B’确定圆心b，轨迹C’确定圆心c。由于标定块的立体结构，可以得到不在同一个平面的多个圆心；通过对多个圆心（如图中所示的a、b、c）的拟合计算，确定x轴轴线。根据预设的机床x轴的移动方向，确定x轴的正方向，从而确定x轴方向。

需要说明的是，平动轴中的y轴和z轴等相关测量都不再赘述。

步骤S102：根据所述第一标定图像和所述第二标定图像，确定所述运动轴的实际运动参数。

具体地，可以通过运动轴运动之前的标定图像（对应第一标定图像）和运动之后的标定图像（对应第二标定图像）的位置或者角度的对比，确定运动轴的实际运动参数。

步骤S103：通过对比所述实际运动参数和预设运动参数，确定所述运动轴的误差。

具体地，机床可以通过对比所述实际运动参数和预设运动参数，确定所述运动轴的误差。在运动误差分析过程中，可以涉及如下的步骤：

a) 旋转角度误差分析

i.将标定板置于旋转平面上，随着旋转轴旋转，采集多幅标定图像，通过旋转轴拟合算法，计算出旋转轴参数

ii.通过指令控制旋转轴转特定角度，同时该过程中采集标定图像，通过旋转轴参数及始末位置标定图像，可以计算出该旋转角度进行对比

b) 平移过程误差分析

i.将标定板置于运动轴上，随着运动轴平移，采集多幅标定图像，通过始末位置标定图像，计算出平移距离进行对比

ii.对于中间过程采集的每幅标定图像，均可计算出该平面的法矢量，同时结合运动方向，对法矢量进行分解，分别可测量各个位置的俯仰角、翻滚角及旋转角。

在一种可能的实现方式中，所述运动轴包括旋转轴；所述多幅标定图像为标定板围绕所述旋转轴旋转时，在不同旋转位置上的图像；所述第一标定图像包括所述旋转轴旋转前的标定图像；所述第二标定图像为所述旋转轴旋转后的标定图像；所述实际运动参数包括实际旋转角度；所述预设运动参数包括预设旋转角度；所述运动轴的误差包括旋转轴的旋转误差。通过本发明实施例的实施，将旋转轴旋转一定的角度前后的位置进行对比，将对比得到的角度与实际设置的角度进行比较，从而得出机床的旋转误差。可选地，通过多次测量的方式确定旋转误差角度的平均值。

在一种可能的实现方式中，所述运动轴包括平动轴；所述多幅标定图像为标定板围绕所述平动轴平移时，在不同平移位置上的图像；所述第一标定图像包括所述平动轴平移前的标定图像；所述第二标定图像为所述平动轴平移后的标定图像；所述实际运动参数包括实际平移距离；所述预设运动参数包括预设平移距离；所述运动轴的误差包括所述平动轴的平移误差。

在一种可能的实现方式中，所述根据多幅标定图像确定所述机床的运动轴之前，还包括：确定所述机床的机床坐标系；设置所述运动轴的所述预设运动参数。

在一种可能的实现方式中，所述根据多幅标定图像确定所述机床的运动轴，包括：放置标定块在所述平动轴上；在所述平动轴平移过程中，拍摄所述标定块的多幅标定图像；通过直线拟合算法得到所述平动轴的方向矢量，以确定所述平动轴。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：确定所述多幅标定图像中每一幅标定图像的平面法向量；根据所述平动轴的平移方向，分解所述每一幅标定图像的平面法向量，以测量所述每一幅标定图像对应的位置上俯仰角、翻滚角和旋转角中的一种或多种。

在一种可能的实现方式中，所述根据多幅标定图像确定所述机床的运动轴，包括：放置标定块在所述旋转轴上；在所述旋转轴旋转过程中，拍摄所述标定块的多幅标定图像；通过旋转中心拟合算法，计算所述旋转轴的轴线位置及旋转中心点坐标。

本发明实施例中，根据拍摄的多幅标定图像中标定块的坐标，通过进一步计算确定机床运动轴的参数（比如旋转轴的位置）。在确定了运动轴的参数后，从第一标定图像和第二标定图像中确定运动轴实际运动的参数。将实际测量的运动参数和预设的运动参数进行比较，确定机床的误差。通过实施本发明实施例，能够降低成本，提高测量方法的适用范围。相对传统方法，通过实施本发明实施例的方法，实现测量速度快、操作方便且成本较低。

上面详细说明了本发明实施例涉及的方法实施例，下面对向涉及的一种装置实施例进行描述。

请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种运动轴误差测量装置的结构示意图；如图3所示，该运动轴误差测量装置30可应用于机床，可以包括标定单元301、运动参数单元302、对比单元303、机床单元304、向量单元305。可选的单元还可以包括机床单元304和向量单元305。

标定单元301，用于根据多幅标定图像确定所述机床的运动轴；所述多幅标定图像包括第一标定图像和第二标定图像；

运动参数单元302，用于根据所述第一标定图像和所述第二标定图像，确定所述运动轴的实际运动参数；

对比单元303，用于通过对比所述实际运动参数和预设运动参数，确定所述运动轴的误差。

在一种可能的实现方式中，所述运动轴包括旋转轴；所述多幅标定图像为标定板围绕所述旋转轴旋转时，在不同旋转位置上的图像；所述第一标定图像包括所述旋转轴旋转前的标定图像；所述第二标定图像为所述旋转轴旋转后的标定图像；所述实际运动参数包括实际旋转角度；所述预设运动参数包括预设旋转角度；所述运动轴的误差包括旋转轴的旋转误差。

在一种可能的实现方式中，所述运动轴包括平动轴；所述多幅标定图像为标定板围绕所述平动轴平移时，在不同平移位置上的图像；所述第一标定图像包括所述平动轴平移前的标定图像；所述第二标定图像为所述平动轴平移后的标定图像；所述实际运动参数包括实际平移距离；所述预设运动参数包括预设平移距离；所述运动轴的误差包括所述平动轴的平移误差。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括机床单元304，用于：

在根据多幅标定图像确定所述机床的运动轴之前，确定所述机床的机床坐标系；设置所述运动轴的所述预设运动参数。

在一种可能的实现方式中，所述标定单元301用于：放置标定块在所述平动轴上；在所述平动轴平移过程中，拍摄所述标定块的多幅标定图像；通过直线拟合算法得到所述平动轴的方向矢量，以确定所述平动轴。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括向量单元305，用于：确定所述多幅标定图像中每一幅标定图像的平面法向量；根据所述平动轴的平移方向，分解所述每一幅标定图像的平面法向量，以测量所述每一幅标定图像对应的位置上俯仰角、翻滚角和旋转角中的一种或多种。

在一种可能的实现方式中，所述标定单元301，还用于：放置标定块在所述旋转轴上；在所述旋转轴旋转过程中，拍摄所述标定块的多幅标定图像；通过旋转中心拟合算法，计算所述旋转轴的轴线位置及旋转中心点坐标。

需要说明的是，本发明装置实施例中所描述运动轴误差测量装置30的各功能单元的功能，可参见上述图1所述的方法实施例中柱体工件的分中的相关描述，此处不再赘述。

请参见图4，图4是本发明实施例提供的一种设备的结构示意图。前述装置可以以图4中的结构来实现，该设备4可以包括至少一个存储部件401、至少一个通信部件402、至少一个处理部件403。此外，该设备还可以包括天线、电源等通用部件，在此不再详述。

存储部件401，可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(可以包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过总线与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。

通信部件402，可以是用于与其他设备或通信网络通信，如升级服务器、密钥服务器、车载内部的设备等。

处理部件403，可以是通用中央处理器(CPU)，微处理器，特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制以上方案程序执行的集成电路。

图4所示的设备为坐标原点测量装置40时，处理部件403用于根据多幅标定图像确定所述机床的运动轴；所述多幅标定图像包括第一标定图像和第二标定图像；根据所述第一标定图像和所述第二标定图像，确定所述运动轴的实际运动参数；通过对比所述实际运动参数和预设运动参数，确定所述运动轴的误差。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质可存储有程序，该程序执行时可以包括上述方法实施例中记载的任意一种的部分或全部步骤。

本发明实施例还提供一种计算机程序或者计算机程序产品，该计算机程序可以包括指令，当该计算机程序被计算机执行时，使得计算机可以执行包括上述方法实施例中记载的任意一种的部分或全部步骤。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可能可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。上述装置实施例的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，可以包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以为个人计算机、服务器或者网络设备等，具体可以是计算机设备中的处理器)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。其中，而前述的存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、只读存储器(Read-Only Memory，缩写：ROM)或者随机存取存储器(Random Access Memory，缩写：RAM)等各种可以存储程序代码的介质。以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。