本發明屬于機器視覺、機械加工與自動化控制，具體涉及一種數控轉臺自動標定方法。
背景技術：
1、在數控加工領域，數控轉臺的精確標定是確保加工精度的關鍵步驟。傳統的人工標定方法存在效率低下、精度不足和操作復雜等問題。隨著工業自動化和智能制造的發展，提高數控轉臺標定的效率和精度變得尤為重要。近年來，三維掃描技術在數控加工中的應用日益增多，通過三維掃描可以快速獲取工件的三維數據，實現加工的自動化，顯著減少時間和人工成本。
2、然而，現有的三維掃描和標定方法仍然存在一些局限性。例如，現有的標定方法大多依賴于人工操作，容易引入誤差，影響最終的加工質量。因此，開發一種高效、精確且自動化的數控轉臺標定方法成為迫切需求。
技術實現思路
1、本發明的目的是提出一種數控轉臺自動標定方法，能夠提高標定的效率和精度，減少人工干預，適用于多種精密機械加工和自動化控制場景。
2、本發明通過以下技術方案實現：
3、一種數控轉臺自動標定方法，包括如下步驟：
4、步驟s1、在數控轉臺上固定設置有棋盤格的標定板，控制轉臺多次以相同的角度和方向旋轉，每一次旋轉后利用相機采集一幅標定板圖像，直至棋盤格位于相機拍攝范圍之外，從而得到圖像集；
5、步驟s2、根據標定板標定相機的內參，計算圖像集中每一幅標定板圖像中棋盤格的角點位置，并根據各角點位置計算相機的外參；
6、步驟s3、利用步驟s2所確定的相機的內參和外參，將各幅標定板圖像中的各角點均轉換為世界坐標系下的空間點，利用空間點，通過計算垂直平分線獲取圓心擬合初始值，并進行圓心擬合以得到多個圓心點；
7、步驟s4、利用步驟s3所得的多個圓心點，通過直線擬合確定旋轉軸的空間位置，并根據旋轉軸的空間位置以及給定的旋轉角度，獲取實現旋轉平移的變換矩陣。
8、進一步的，所述步驟s1中，采用上位機控制數控轉臺的旋轉，每次轉動的角度為5-10度，每次轉動的方向相同。
9、進一步的，所述步驟s3中，所述圖像集中包含 n幅標定板圖像，各標定板圖像上的棋盤格上均具有 m個角點，將 n幅標定板圖像中的 m個角點分別轉換為世界坐標系下的空間點，將對應于同一角點的 n個空間點作為一組空間點。
10、進一步的，所述步驟s3中獲取圓心擬合初始值具體包括如下步驟：
11、步驟s31、在第 m組空間點中，任意選取三個不同的空間點、、，1≤ m≤ m，1≤ i≤ n，1≤ j≤ n，1≤ k≤ n；
12、步驟s32、分別獲取線段的垂直平分面、線段的垂直平分面和線段的垂直平分面，任意兩個垂直平分面的交線與由、、形成的平面的交點即為圓心，利用、、中任意一點以及由、、形成的平面求解交線參數方程中的方向向量參數，根據上述任意一點和方向向量參數得到第 m組空間點對應的擬合圓心的初始值；
13、步驟s33、重復步驟s31至步驟s32，得到各組空間點所對應的各擬合圓心的初始值。
14、進一步的，所述步驟s3中進行圓心擬合以得到多個圓心點具體包括如下步驟：
15、步驟s34、對于第 m組空間點，以最小化圓心為目標確定目標函數，其中，1≤ i'≤ n，1≤ j'≤ n，表示利用第 m組空間點所擬合的圓心；
16、步驟s35、根據公式計算關于圓心的梯度，表示求空間點到圓心的歐式距離的平方；
17、步驟s36、以作為初始值，根據公式進行迭代更新，直至目標函數收斂，得到第 m組空間點所擬合的圓心，其中，表示第 k'次迭代中圓心的值，為學習率；
18、步驟s37、重復步驟s35至步驟s36，得到 m組空間點所擬合的各圓心。
19、進一步的，所述步驟s4中確定旋轉軸的空間位置具體包括如下步驟：
20、步驟s41、設定旋轉軸，各組空間點所擬合的圓心到該旋轉軸的距離平方和最小；
21、步驟s42、根據公式計算 m組空間點所擬合的 m個圓心的質心，第 m組空間點所擬合的圓心表示為；
22、步驟s43、根據 m組空間點擬合的圓心以及對應的質心，構建協方差矩陣為，并構建特征值問題為，通過計算協方差矩陣s的特征多項式計算特征值，進而得到對應的特征向量，選擇最大的特征值所對應的特征向量作為直線的方向向量k，并使， i為單位矩陣，參數t是作為旋轉軸的直線表達式的自變量，表示計算矩陣的行列式，表示待求解的特征值，表示對應的特征向量。
23、進一步的，所述步驟s4中獲取實現旋轉平移的變換矩陣具體包括如下步驟：
24、步驟s44、根據公式計算旋轉矩陣r，其中，為方向向量k=( k x, k y, k z)的反對稱矩陣，為給定的旋轉角度；
25、步驟s45、根據公式計算變換矩陣t，其中，為平移向量，為旋轉中心點，表示零向量。
26、進一步的，所述相機為雙目相機，所述圖像集由雙目相機的左相機或者右相機采集的圖像組成。
27、進一步的，所述步驟s2中，根據標定板上棋盤格的尺寸和張正友標定法，標定相機的內參，相機的內參包括焦距和主點偏移數據。
28、本發明具有如下有益效果：
29、1、本發明首先控制設置有棋盤格的標定板以相同的角度和方向旋轉以得到圖像集，并標定相機的內參和計算相機的外參，然后根據相機的內參和外參，將圖像集中各幅標定板圖像中的各角點均轉換為世界坐標系下的空間點，通過計算垂直平分線獲取圓心擬合初始值，并進行圓心擬合以得到多個圓心點，最后利用所擬合得到的多個圓心點，通過直線擬合確定旋轉軸的空間位置，并并根據旋轉軸的空間位置以及給定的旋轉角度，獲取實現旋轉平移的變換矩陣，如此實現在標定過程中減少人工干預，提高了標定的效率和精度，且通過實時采集和處理圖像數據，快速地完成標定過程，縮短加工準備時間。