[發明專利]用于導彈艙段增強現實輔助裝配的柔性配合系統及監測方法

有效

• 申請號: 202010418447.6
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111618550B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 楊旭;楊長祺;尹旭悅;金永喬;范秀敏
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海航天精密機械研究所
• 主分類號: B23P19/00
• 分類號: B23P19/00;B25B27/00;G01C11/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種用于導彈艙段增強現實輔助裝配的柔性配合系統，包括：徑向開合機構、垂直升降機構、軸向滑動機構、固定調節機構、標定參照調節機構和多個視覺傳感器，徑向開合機構控制系統Y軸方向運動，垂直升降機構控制系統Z軸方向運動，調整徑向開合機構和垂直升降機構以適應不同直徑的導彈艙段，軸向滑動機構控制系統X軸方向運動以調整與導彈艙段的軸向相對位置，視覺傳感器設置于固定調節機構上以采集導彈艙段的裝配過程要素信息，標定參照調節機構設置于徑向開合機構上并隨之運動以輔助生成AR裝配信息。本發明適用于不同直徑導彈艙段的AR輔助裝配，通過建立虛實尺度一致的AR輔助裝配環境的三維坐標系統，實現精確三維注冊，提升裝配效率。

技術領域

本發明涉及的是一種導彈艙段裝配領域的技術，具體是一種用于導彈艙段增強現實輔助裝配的柔性配合系統及監測方法。

背景技術

近年來，增強現實(Augmented Reality，AR)技術得到廣泛關注，已被用于工業產品生命周期中。導彈艙段裝配具有組件機構復雜、產品技術含量高的特點。現有技術對于導彈對接與零部件裝配主要是借助簡單的機械設備和人工裝配完成，對工人的技術水平和操作經驗要求較高?，F有公開的艙段工裝，通常僅考慮了人工裝配的情況，對于艙位裝配工作，操作人員需要在多個位置，從多種角度對艙段進行裝配操作。因而若采用增強現實技術輔助裝配則需要使用多個增強現實跟蹤標記和視覺傳感器，以保證增強現實輔助裝配信息的無縫疊加顯示，進而對跟蹤標記以及視覺傳感器的擺放位置提出較高的要求。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種用于導彈艙段增強現實輔助裝配的柔性配合系統及監測方法，通過柔性配合系統方便快速的固定視覺傳感器和AR跟蹤標記，以便于基于AR技術的導彈艙段輔助裝配的進行，同時對跟蹤標記以及導彈艙段的相對位置參數進行快速、精確標定，實現基于AR跟蹤標記的導彈艙段增強現實輔助裝配自動初始化，為后續導彈艙段增強現實輔助裝配工作提供基礎。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種用于導彈艙段增強現實輔助裝配的柔性配合系統，包括：徑向開合機構、垂直升降機構、軸向滑動機構、固定調節機構、標定參照調節機構和多個視覺傳感器，其中：徑向開合機構控制系統Y軸方向運動，垂直升降機構控制系統Z軸方向運動，調整徑向開合機構和垂直升降機構以適應不同直徑的導彈艙段，軸向滑動機構控制系統X軸方向運動以調整與導彈艙段的軸向相對位置，視覺傳感器設置于固定調節機構上以采集導彈艙段的裝配過程要素信息，標定參照調節機構設置于徑向開合機構上并隨之運動以輔助生成AR裝配信息。

所述的徑向開合機構包括：滾輪支撐架、直線導軌、正反絲桿和伺服電機，其中：伺服電機為正反絲桿提供動能以帶動滾輪支撐架在直線導軌上反向滑動。

所述的垂直升降機構包括：垂直絲桿、導柱導套組件和伺服電機，其中：伺服電機為垂直絲桿提供動能并由導柱導套組件導向帶動系統垂直運動。

所述的固定調節機構包括：相機夾持架、縱向立桿和水平橫桿，其中：相機夾持架設置于水平橫桿上并沿水平橫桿移動，縱向立桿與水平橫桿相互配合。

本發明涉及一種用于導彈艙段增強現實輔助裝配的柔性配合系統的監測方法，通過圖像采集算法處理艙段截面圖像，即對導彈艙段進行CAD建模并提取三維包圍盒，獲取導彈艙段CAD模型投影，結合采集現場圖像并計算獲取的標記位姿矩陣并提取DOT-SIG圖像特征，再進行圖像特征匹配，計算初始偏移矩陣和投影殘差，對參數進行優化，最終獲取最優偏移矩陣后確定標定相對位置參數，選取多個視覺傳感器的視角進行多次標定，獲取最優相對位置參數，實現系統與導彈艙段的精確標定。

技術效果

本發明整體解決了現有技術針對現有導彈艙段工裝對視覺傳感器和AR跟蹤標記的固定和標定困難的問題，通過柔性配合系統快速固定視覺傳感器和AR跟蹤標記，并通過圖像特征標定AR跟蹤標記和導彈艙段的相對位置關系，實現基于跟蹤標記的導彈艙段AR輔助裝配的初始化工作。