[發(fā)明專利]一種用于圓柱形艙段對(duì)接的位姿在線測(cè)量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810453218.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN108917723B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何衛(wèi)平;陳永興;孫夢(mèng)夢(mèng);張旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/08
• 分類號(hào): G01C11/08
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

1.一種用于圓柱形艙段對(duì)接的位姿在線測(cè)量方法，采用的系統(tǒng)包括圓形人工標(biāo)志點(diǎn)、關(guān)鍵測(cè)量點(diǎn)、雙目光學(xué)相機(jī)、測(cè)量控制客戶端和測(cè)量數(shù)據(jù)處理服務(wù)器；所述的圓形人工標(biāo)志點(diǎn)粘貼于艙段柱面外形與端框表面上，用于標(biāo)識(shí)艙段外形表面離散點(diǎn)的空間位置；所述的關(guān)鍵測(cè)量點(diǎn)粘貼于艙段柱面外形，用于艙段關(guān)鍵點(diǎn)的實(shí)時(shí)測(cè)量；所述的雙目光學(xué)相機(jī)用于對(duì)圓形人工標(biāo)志點(diǎn)成像，獲取圖像數(shù)據(jù)，包括艙段端面數(shù)據(jù)與柱面數(shù)據(jù)；所述的測(cè)量控制客戶端用于對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算得到艙段外表面人工標(biāo)志點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)；所述的測(cè)量數(shù)據(jù)處理服務(wù)器用于接收測(cè)量客戶端發(fā)來(lái)的測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行艙段端面與柱面模型參數(shù)擬合，基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行艙段位置與姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量；其特征在于步驟如下：

步驟1：在艙段四周布置多個(gè)雙目測(cè)量相機(jī)，相機(jī)視場(chǎng)覆蓋于艙段端面與柱面外形，建立全局坐標(biāo)系，通過多相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定算法，將多個(gè)雙目光學(xué)相機(jī)組成的測(cè)量網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)一，將每個(gè)相機(jī)的局部坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到全局坐標(biāo)系下，完成每對(duì)雙目相機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)一；

步驟2：在艙段柱面粘貼一定數(shù)量的柱面圓形人工標(biāo)志點(diǎn)，柱面圓形人工標(biāo)志點(diǎn)布局原則是均勻分布于艙段柱面；在艙段端面粘貼一定數(shù)量的端面圓形人工標(biāo)志點(diǎn)，布局原則是均勻分布于艙段端面；各視場(chǎng)下布局的雙目光學(xué)相機(jī)獲取艙段的柱面與端面圖像信息，包括端面連接定位孔信息、柱面圓形人工標(biāo)志點(diǎn)、端面圓形人工標(biāo)志點(diǎn)及關(guān)鍵測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)圖像，經(jīng)雙目立體視覺原理，獲得柱面圓形人工標(biāo)志點(diǎn)、端面圓形人工標(biāo)志點(diǎn)及關(guān)鍵測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)以及端面連接定位孔位置坐標(biāo)；

步驟3：將獲得的端面圓形人工標(biāo)志點(diǎn)位置坐標(biāo)與定位孔位置坐標(biāo)，通過平面多點(diǎn)擬合計(jì)算，得到艙段端框平面的幾何形態(tài)參數(shù)；將獲得的艙段柱面標(biāo)志點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行圓柱面模型擬合，得到艙段柱面的幾何形態(tài)參數(shù)；

步驟4：對(duì)基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合計(jì)算得到的艙段柱面、端面幾何形態(tài)參數(shù)以及端面連接定位孔數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，建立艙段局部坐標(biāo)系，并計(jì)算得到艙段的初始位置與姿態(tài)；

步驟5：使用雙目光學(xué)相機(jī)測(cè)量得到關(guān)鍵測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)，通過艙段的初始位置與姿態(tài)經(jīng)剛體變換計(jì)算得到關(guān)鍵測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)在艙段局部坐標(biāo)系下的位置，該位置固定不變；

步驟6：對(duì)關(guān)鍵測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線測(cè)量，與步驟5得到的關(guān)鍵測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)在艙段局部坐標(biāo)系下的位置結(jié)合，得到艙段局部坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系兩者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，實(shí)現(xiàn)艙段位置與姿態(tài)的實(shí)時(shí)計(jì)算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位姿在線測(cè)量方法，其特征在于所述端面連接定位孔為4個(gè)，并且之間不具有互換性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位姿在線測(cè)量方法，其特征在于所述艙段柱面關(guān)鍵點(diǎn)比柱面圓形人工標(biāo)志點(diǎn)面積和端面圓形人工標(biāo)志點(diǎn)大；為4個(gè)以上，且不共線。