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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利一种基于CCD视觉的薄壁球壳表面微结构超精密控形加工系统运动单元定位装置与方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118595894B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410785873.1，技术领域涉及：B23Q15/12；该发明授权一种基于CCD视觉的薄壁球壳表面微结构超精密控形加工系统运动单元定位装置与方法是由陈明君;郭锐阳;于天宇;李国;刘赫男;赵林杰;周星颖;张春雨;高林;宋成伟;杜凯设计研发完成，并于2024-06-18向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于CCD视觉的薄壁球壳表面微结构超精密控形加工系统运动单元定位装置与方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种基于CCD视觉的薄壁球壳表面微结构超精密控形加工系统运动单元定位装置与方法，属于超精密控形加工系统找正领域。为解决薄壁球壳表面微结构加工系统各运动单元初始空间位置无法高效标定的问题，基于CCD视觉，通过程序回零，建立机床坐标系；通过程序控制各直线运动单元微进给，完成对刀，实现直线运动单元初始位置找正；由CCD相机捕获液压B轴回转运动单元过渡盘特征点在三种不同回转角度下的位置坐标，经数据处理，得到液压B轴回转运动单元回转中心空间坐标，完成液压B轴运动单元初始位置找正；由CCD相机捕捉刀具球头球心，获取其相对于液压B轴回转中心连线距离及其与Z轴移动方向夹角，完成铣削轴运动单元定位。

本发明授权一种基于CCD视觉的薄壁球壳表面微结构超精密控形加工系统运动单元定位装置与方法在权利要求书中公布了：1.一种基于CCD视觉的薄壁球壳表面微结构超精密控形加工系统运动单元定位装置的定位方法，其特征在于，包括以下步骤： S100、直线运动单元的位置找正，控形加工系统上电建立通讯后，通过执行程序回零指令，使得各直线运动单元运动至机床坐标系原点位置，再通过程序控制各直线运动单元微进给，基于CCD视觉，完成直线运动单元对刀，实现直线运动单元的初始位置找正； S200、液压B轴回转运动单元2的位置找正，由微结构超精密控形加工系统控制软件执行程序回零指令控制液压B轴回转运动单元2回转至光栅零点位置；基于CCD视觉，通过水平CCD相机6和竖直CCD相机7捕捉特征点，获取液压B轴回转运动单元2空间位置坐标，完成液压B轴回转运动单元2初始位置找正与定位； 包括， S210、通过程序控制液压B轴回转运动单元2执行回零操作，使液压B轴回转运动单元2回到光栅零点位置，标记液压B轴过渡盘3圆周区域随机特征点PB，程序移动X轴直线运动单元11、Y轴直线运动单元10和Z轴直线运动单元1，使得竖直CCD相机7捕捉到液压B轴过渡盘3圆周特征点PB，并获取此时特征点坐标参数； S220、移动直线运动单元，通过竖直CCD相机7观测，使得圆周特征点PB位于竖直CCD相机7视野中心，获取控制软件中X轴直线运动单元11、Z轴直线运动单元1移动距离，即为PB点处于零位时的坐标； S230、程序控制各直线轴运动单元运动至安全位置，控制液压B轴回转运动单元2顺时针转动随机α角，程序移动X轴直线运动单元11、Y轴直线运动单元10和Z轴直线运动单元1，并通过竖直CCD相机7观察，使得特征点PB位于竖直CCD相机7视野中心，捕捉B轴圆周特征点PB，获取特征点PB点处于α角时的坐标； S240、程序控制各直线轴运动单元运动至安全位置，控制液压B轴回转运动单元2回到光栅零点，并逆时针随机转动β角，程序移动X轴直线运动单元11、Y轴直线运动单元10和Z轴直线运动单元1，并通过竖直CCD相机7观察，使得特征点PB位于竖直CCD相机7视野中心，捕捉B轴圆周特征点PB，获取特征点PB点处于β角时的坐标； S250、由液压B轴回转运动单元2处于零点位置、顺时针α角位置和逆时针β角位置时液压B轴过渡盘3周向边缘特征点集坐标和，通过位置标定算法，拟合出液压B轴过渡盘3周向边缘特征点所在圆周圆心，进而得到圆心坐标，即液压B轴回转运动单元2的回转中心位置坐标，完成液压B轴回转运动单元2定位； 具体包括， S251、以液压B轴回转运动单元2回转中心为基准，得到液压B轴回转运动单元2处于零点、顺时针α角和逆时针β角三处位置时液压B轴过渡盘3周向边缘特征点相对于液压B轴回转运动单元2回转中心的分布； S252、基于位置标定算法，提取液压B轴过渡盘3圆周区域特征点处于三种不同位置时相对于B轴回转中心的位置；以PB1为原点，建立位置标定坐标系，将特征点PB1、PB2和PB3转换至位置标定坐标系，得到PB2和PB3在坐标系中的坐标分别为和，具体为： S253、在坐标系中，对于点，由数值计算方法得到所在直线方程： S253、在坐标系中，对于点，由数值计算方法得到所在直线方程： S254、由所在直线方程，得到线段中点以及垂线斜率，从而得到线段垂直平分线所在直线l1方程： S255、由所在直线方程，得到线段中点以及垂线斜率，从而得到线段垂直平分线所在直线l2方程： S256、通过联立公式4和公式5，求解直线l1和直线l2交点坐标： 所述直线l1和直线l2交点坐标为位置标定坐标系下的参数，其相对于机床坐标系的坐标为： 综合公式1、公式6和公式7，得到液压B轴回转运动单元初始位置坐标： 完成液压B轴回转运动单元初始位置标定； S300、铣削轴回转运动单元4的位置找正，由微结构超精密控形加工系统控制软件执行程序控制液压B轴回转运动单元2执行回零操作，通过电感测微仪获取铣削轴摆正时液压B轴回转运动单元2累计转角，基于CCD视觉，移动直线运动单元使刀具5位于竖直CCD相机7的视野中心，获取X轴直线运动单元11移动距离x1和Z轴直线运动单元1移动距离z1，完成铣削轴回转运动单元4定位； 所述定位装置包括X轴直线运动单元11、Y轴直线运动单元10、Z轴直线运动单元1、液压B轴回转运动单元2、工件C轴回转运动单元9、铣削轴回转运动单元4、水平CCD相机6、竖直CCD相机7和电感测微仪， 所述X轴直线运动单元11和Z轴直线运动单元1位于水平面内且相互垂直设置，所述Y轴直线运动单元10位于X轴直线运动单元11上，所述工件C轴回转运动单元9设置在Y轴直线运动单元10上，工件C轴回转运动单元9用于夹持工件薄壁球壳8，所述液压B轴回转运动单元2通过过渡板设置在Z轴直线运动单元1的拖板上，液压B轴回转运动单元2上连接有液压B轴过渡盘3，所述液压B轴过渡盘3与液压B轴回转运动单元2同心设置，所述铣削轴回转运动单元4通过轴套设置在液压B轴过渡盘3上，铣削轴回转运动单元4的刀具5夹持端用于夹持刀具5，所述水平CCD相机6通过微位移平台设置在液压B轴过渡盘3上，竖直CCD相机7通过微位移平台设置在Y轴直线运动单元10上，所述电感测微仪设置在液压B轴过渡盘3上。

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