技術特征：
1.一種機床平面輪廓誤差單目測量方法，其特征是，測量方法將單目相機(1)與數(shù)控機床集成，先設計帶有矩陣排列編碼標志點的測量基準(2)，使每兩個編碼標志點之間的位置關系精確已知，測量時將測量基準(2)與單目相機(1)固定在機床上，單目相機(1)與測量基準(2)垂直；利用單目相機(1)采集測量基準運動圖像，圖像處理時識別、定位每一幀圖像中接近圖像中心位置的數(shù)個編碼標志點，利用已知的編碼標志點間的位置關系解算機床運動軌跡，通過與理想輪廓比較求得機床輪廓誤差；測量方法的具體步驟如下：第一步、設計帶有矩陣排列編碼標志點的測量基準在玻璃基底上光刻編碼標志點矩陣形成測量基準(2)，各編碼標志點之間的位置關系精確已知；測量基準(2)上的編碼標志點是環(huán)形編碼點，分為非編碼區(qū)和編碼區(qū)；非編碼區(qū)為中心圓(5)，用于環(huán)形編碼點的定位，編碼區(qū)由中心圓周圍數(shù)個環(huán)形帶組成，用于識別出該編碼標志點的編碼值；環(huán)形帶分為光刻環(huán)形帶(6)與非光刻環(huán)形帶(7)，各環(huán)形帶由數(shù)個基元構(gòu)成；編碼區(qū)由n個基元平均分布，根據(jù)基元是否光刻將基元用二進制“1”或“0”表示，根據(jù)環(huán)形帶與基元面積的比值確定環(huán)形帶所含“1”和“0”的個數(shù)，解碼時以任意基元為起始點順時針讀取n位二進制數(shù)，將此二進制移位循環(huán)并轉(zhuǎn)化成十進制，十進制中的最小值為該編碼標志點的編碼值；第二步、相機標定采用張氏標定法結(jié)合高精度棋盤格標定板標定單目相機(1)，空間中一點P在世界坐標系下的坐標(XW,YW,ZW)T與其在圖像坐標系的坐標(u，v)之間的對應關系如下：其中，fx＝f/dx，fy＝f/dy，dx和dy分別為原點在x軸和y軸方向的物體偏移尺寸，f為焦距，(u0,v0)是以物理長度為單位的圖像坐標系原點在像素單位圖像坐標系下的坐標，P在相機坐標系中的坐標是(XC,YC,ZC)T，世界坐標系和相機坐標系之間的關系用3×3正交單位旋轉(zhuǎn)矩陣R和三維平移向量t來描述，O＝(0,0,0)T，M1是4×4的內(nèi)參數(shù)矩陣，其內(nèi)部參數(shù)f、dx、dy、u0和ν0由相機內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，M2由相機相對世界坐標系的位置決定，是相機外參數(shù)矩陣；公式(1)就是線性相機模型成像方程，即由內(nèi)參數(shù)f、dx、dy、u0和ν0和外參數(shù)R、t確定世界坐標系和以像素為單位圖像坐標系的關系；上面方程是理想狀態(tài)的線性相機模型，實際投影過程考慮鏡頭會有畸變，在理想線性模型的基礎上融合鏡頭的徑向畸變和切向畸變；畸變方程為：其中，u′是空間點使用徑向畸變和切向畸變修正后的像素橫向坐標，v′是空間點使用徑向畸變和切向畸變修正后的像素縱向坐標，u是空間點理想像素橫向坐標，v是空間點理想像素縱向坐標，δu是像素橫向偏差，δv是像素縱向偏差，ρ是空間點像素坐標與主點之間的距離，k1、k2和k3分別為一階、二階和三階徑向畸變系數(shù)，k4和k5是一階和二階切向畸變系數(shù)；經(jīng)過標定得到相機內(nèi)部參數(shù)f、dx、dy、u0、ν0和外部參數(shù)R、t以及畸變參數(shù)k1、k2、k3、k4和k5；第三步、編碼標志點解碼標定完單目相機(1)后，將測量基準(2)固定在機床工作臺平面(4)上，機床帶動測量基準(2)運動，同時利用單目相機(1)采集測量基準(2)運動序列圖像，選取位于圖像中央位置的編碼標志點解碼；解碼時首先利用圓度準則區(qū)分非編碼區(qū)中心圓(5)和編碼區(qū)環(huán)形帶，圓度準則公式為：式中S0、S1、l0、l1、C0為設定閾值，初步判斷目標對象為中心圓，S為封閉對象的面積，l為封閉對象的周長，C＝(4πS)/(l2)表示圓度，C越接近1，對象越近似于圓形；根據(jù)以上圓度準則公式(3)設定閾值，區(qū)分編碼標志點的非編碼區(qū)中心圓(5)和編碼區(qū)環(huán)形帶；利用面積準則如下式：其中，mi是四舍五入到整數(shù)的第i個光刻環(huán)形帶含有基元的個數(shù)，ROUND是四舍五入函數(shù)，表示將四舍五入到個位數(shù)字，Ai為編碼區(qū)第i個光刻環(huán)形帶的面積，a為基元面積，然后將中心圓(5)的質(zhì)心分別與每一個光刻環(huán)形帶的質(zhì)心連線，計算相鄰光刻環(huán)形帶之間的非光刻環(huán)形帶的基元的個數(shù)，公式為：其中，qi是四舍五入到整數(shù)的第i個光刻環(huán)形帶順時針方向相鄰的非光刻環(huán)形帶含有基元的個數(shù)，表示將四舍五入到個位數(shù)字，n是選用的環(huán)形編碼標記點含有基元的個數(shù)，θi是中心圓質(zhì)心分別與第i個光刻環(huán)形帶和其順時針方向第i+1個光刻環(huán)形帶質(zhì)心連線的夾角，Mi是第i個光刻環(huán)形帶含有基元的個數(shù)，Mi+1是第i+1個光刻環(huán)形帶含有基元的個數(shù)；按順時針排列的順序讀出該編碼標志點的n位二進制數(shù)值，循環(huán)移位得到n個n位二進制數(shù)值，轉(zhuǎn)化成十進制，數(shù)值最小的就是該編碼標志點的編碼值；解碼后得到環(huán)形編碼標志點的編碼值以及中心圓(5)的質(zhì)心坐標；第四步、輪廓誤差求解在第一幀圖像中選取接近視場中央位置的一個編碼標志點，它作為測量基準點，通過解碼得到它的編碼值A及其在相機坐標系下的坐標(x10,y10)；在拍攝的第i幀圖像中，取位于視場中央位置的編碼標志點作為測量點，通過解碼求出該測量點在相機坐標系中的坐標(xi,yi)及編碼值B，并解碼求出位于測量點右側(cè)距離最近的編碼點的坐標(xi1,yi1)及編碼值C，通過編碼值為A、B、C的編碼標志點在測量基準(2)上的位置關系及編碼值為B、C的編碼標志點在相機坐標系下的坐標，求出編碼值為A的編碼標志點在拍攝第i幀圖像時刻在相機坐標系的坐標，公式為：其中，(xio,yi0)為編碼值為A的測量基準點在拍攝第i幀圖像時刻的坐標，α為測量基準(2)上編碼值為A、B的編碼標記點連線與編碼值為B、C的編碼標記點連線之間的夾角，d為測量基準(2)上編碼值為A的編碼標志點和編碼值為B的編碼標志點之間的距離；由此求出測量基準點在任意時刻的運動軌跡，與機床理論運動軌跡相比求出機床平面輪廓誤差。