仪器仪表学报

作者：王昊天，王鹏，李岳，魏家起，付鲁华

单位：王昊天,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072,,王鹏,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072,wang_peng@tju.edu.cn,李岳,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072,,魏家起,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072,,付鲁华,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072,

关键词：转台标定;编码立体靶标;多约束优化;精密测量

针对目前单轴转台标定存在流程繁琐且精度较低的问题，在深入剖析转台标定原理的基础上，设计一种新型编码立体靶标，并提出高精度转台参数多约束优化方法，用于提高单轴转台标定的效率和精度。首先，靶标整合3个含有编码特征点的不同位置姿态的正方形平面，利用编码的唯一性可准确确定出各个平面的位姿变化情况，只需对靶标位姿进行一次调整，即可标定出转台的参数，显著简化了标定流程；其次，设计了编码特征点识别与处理算法，通过生成自适应椭圆掩膜，实现目标特征点的鲁棒分离，从而稳定、准确地识别编码特征点并完成解码，具备较强的鲁棒性；最后，设计了高精度转台参数多约束优化方法，结合点位约束、共面约束和法向量夹角约束建立目标函数，设置了权重参数，对转台标定参数进行优化，提高了标定精度。实验结果显示，使用所提方法标定转台，只需调整一次靶标位姿，即可使标定精度达到0.021mm，与传统方法相比，精度可提高约36.363%。同时，根据标定结果拼接标准球，精度可达0.025mm，相比于传统算法，误差约下降16.667%，进一步验证了该方法的可行性。此外，面对不同水平噪声时，所提优化算法可保持较为稳定的优化结果，展现出较好的鲁棒性。

来源：2025年第7期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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