[發(fā)明專利]一種基于分布式單目視覺(jué)的飛機(jī)部件連接交點(diǎn)孔系自動(dòng)定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811129519.4
• 申請(qǐng)日: 2018-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN109373894B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李瀧杲;黃翔;鄧正平;秦宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01C11/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

一種基于分布式單目視覺(jué)的飛機(jī)部件連接交點(diǎn)孔系自動(dòng)定位方法，其特征是采用工業(yè)相機(jī)為主要測(cè)量工具，在連接交點(diǎn)孔端面安裝工業(yè)相機(jī)，定位過(guò)程中，采用位姿識(shí)別算法獲取各交點(diǎn)孔對(duì)的配合狀態(tài)，通過(guò)靜止部件和運(yùn)動(dòng)部件連接交點(diǎn)孔的圓心匹配，計(jì)算并獲取部件連接交點(diǎn)孔對(duì)齊所需的定位器運(yùn)動(dòng)量，驅(qū)動(dòng)定位器對(duì)飛機(jī)部件調(diào)姿，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、快速、精確的孔系定位。本發(fā)明取代眼看手摸的方式檢查連接交點(diǎn)孔配合狀態(tài)，節(jié)省人力資源，尤其對(duì)于結(jié)構(gòu)不開敞的區(qū)域，方便使用，相對(duì)激光跟蹤儀等大尺寸測(cè)量引導(dǎo)的定位裝配成本大大降低，且受溫度、氣流、氣壓影響小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種飛機(jī)裝配技術(shù)，尤其是一種工業(yè)相機(jī)測(cè)量連接交點(diǎn)孔配合狀態(tài)的裝置及定位運(yùn)動(dòng)量計(jì)算方法，具體地說(shuō)是一種基于分布式單目視覺(jué)的飛機(jī)部件連接交點(diǎn)孔系自動(dòng)定位方法。

背景技術(shù)

測(cè)量輔助裝配廣泛應(yīng)用于航空制造、汽車工程等領(lǐng)域。以往測(cè)量輔助裝配主要依賴于大尺寸測(cè)量系統(tǒng)，如激光跟蹤儀、激光雷達(dá)、iGPS等，但這些設(shè)備一方面尺寸大、費(fèi)用昂貴，另一方面受溫度、氣流、氣壓影響極大。

因此，確有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以解決現(xiàn)有技術(shù)之不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的大型零部件連接裝配存在設(shè)備成本高，精度穩(wěn)定性差的問(wèn)題，發(fā)明一種基于分布式單目視覺(jué)的飛機(jī)部件連接交點(diǎn)孔系自動(dòng)定位方法，其能夠有效克服現(xiàn)有基于大尺寸測(cè)量輔助定位裝配的缺點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于分布式單目視覺(jué)的飛機(jī)部件連接交點(diǎn)孔系自動(dòng)定位方法，其特征是：首先將運(yùn)動(dòng)部件(2)安裝在定位器上，其次，在運(yùn)動(dòng)部件(2)的每個(gè)連接交點(diǎn)孔附近安裝工業(yè)相機(jī)作為測(cè)量裝置，實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量；第三，使運(yùn)動(dòng)部件上的連接交點(diǎn)孔和靜止部件上的連接交點(diǎn)孔圓弧相交，第四，利用工業(yè)相機(jī)分別獲取每個(gè)連接交點(diǎn)孔的圖像并送入后臺(tái)計(jì)算機(jī)計(jì)算得到每個(gè)支撐運(yùn)行部件的定位器(8)使運(yùn)動(dòng)部件連接交點(diǎn)孔與靜止部件連接交點(diǎn)孔圓心重合的運(yùn)動(dòng)量，從而引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件(2)向靜止部件(1)進(jìn)行精確定位。

具體而言，本發(fā)明的基于分布式單目視覺(jué)的飛機(jī)部件連接交點(diǎn)孔系自動(dòng)定位方法，其包括工業(yè)相機(jī)、工業(yè)相機(jī)-連接交點(diǎn)孔適配器、定位器，定位器安裝平臺(tái)或地面，其特征在于：所述測(cè)量裝置針對(duì)連接交點(diǎn)孔尺寸及周邊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的適配器；所述測(cè)量裝置安裝在連接交點(diǎn)孔對(duì)上，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)為分布式結(jié)構(gòu)；通過(guò)以上測(cè)量系統(tǒng)獲取的連接交點(diǎn)孔配合情況，分析得到定位器運(yùn)動(dòng)量，從而引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件向靜止部件進(jìn)行精確定位。

本發(fā)明的具體步驟包括：

1)將適配器(即工業(yè)相機(jī)安裝架)與工業(yè)相機(jī)進(jìn)行連接，而后安裝在運(yùn)動(dòng)部件連接交點(diǎn)孔的正前方；

2)采集運(yùn)動(dòng)部件連接交點(diǎn)孔圖像，提取連接交點(diǎn)孔邊界坐標(biāo)；

3)采集配合連接交點(diǎn)孔圖像，提取靜止部件連接交點(diǎn)孔邊界坐標(biāo)；

4)計(jì)算連接交點(diǎn)孔位姿，通過(guò)步驟2)和步驟3)獲得的運(yùn)動(dòng)部件、靜止部件連接交點(diǎn)孔邊界坐標(biāo)，計(jì)算其在工業(yè)相機(jī)坐標(biāo)系下的位姿，其中計(jì)算方法如下：

e)建立工業(yè)相機(jī)模型

如圖1所示，建立工業(yè)相機(jī)坐標(biāo)系O_C-X_CY_CZ_C、像平面坐標(biāo)系O_I-X_IY_I。三維點(diǎn)在工業(yè)相機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為p_i＝(x_i,y_i,z_i)^T(p_i三維空間中任意一點(diǎn))，與其成像后的圖像坐標(biāo)(u_i,v_i,1)^T之間的關(guān)系由針孔成像模型描述，表示為