[發明專利]一種非接觸式鋪層定位儀定位方法

在審

• 申請號: 202210002954.0
• 申請日: 2022-01-04
• 公開（公告）號: CN114527471A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 趙子越;賈志婷;瞿劍蘇;宮思遠;劉倩頔
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01S17/06
• 分類號: G01S17/06;G01B11/00
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明公開的一種非接觸式鋪層定位儀定位方法，屬于復合材料零件制造技術領域。本發明在工件定位時，首先根據工件類型判斷工件是否有合作靶標標志點，如有合作靶標則采用雙目視覺系統對標志點進行識別，結合激光測距系統將靶標換算出的坐標點輸入至鋪層定位儀控制計算機中完成對被測工件的空間定位。如無合作靶標，則采用激光測距模塊與振鏡掃描機構進行激光投射，尋找被測工件特征點并與導入的工件模型匹配，從而獲得定位信息。本發明的鋪層定位儀定位方法，智能化程度高，能夠解決與工件零接觸的空間定位問題，用一種定位方法實現所有在鋪層定位儀測量范圍內的不同形貌被測工件的空間定位。

技術領域

本發明涉及一種非接觸式鋪層定位儀定位方法，屬于復合材料零件制造技術領域。

背景技術

鋪層定位儀是復合材料零件制造領域中，被廣泛使用的先進智能制造設備之一，主要用于復合材料鋪設、工件定位、焊接等工作中。工作時，首先將被測工件模型導入儀器的控制系統中，控制系統在被加工工件表面投射激光，輔助其他設備或人員完成相關加工工作。對于其模型與現實工件的耦合，需先對現實被加工工件進行空間定位，進而在儀器控制系統中將工件與模型坐標進行對齊，從而獲得準確的激光投射位置。因此，被測工件的空間定位精度是影響鋪層定位儀準確程度的重要因素。

現有的被測工件定位技術主要依賴于特殊光學材料工裝，工裝放置于被測工件邊緣，通過鋪層定位儀尋找工裝以定位被測工件。但此方法不能適用于所有形狀工件，且不耐高溫，需在工件進行熱加工前取走，放置重復性較低。因此，為鋪層定位儀提供準確的非接觸式工件定位方法是亟待解決的問題。

發明內容

針對現有工件空間定位技術依賴工裝的問題，本發明公開一種非接觸式鋪層定位儀定位方法，目的是滿足所有在鋪層定位儀測量范圍內的不同形貌被測工件的空間定位需求。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明公開一種非接觸式鋪層定位儀定位方法，采用雙目視覺系統和激光測距系統兩種定位方式。首先根據工件類型判斷工件是否有合作靶標標志點，如有合作靶標即采用雙目視覺系統對標志點進行識別，結合激光測距系統將靶標換算出的坐標點輸入至鋪層定位儀控制計算機中完成對被測工件的空間定位。如無合作靶標，則采用激光測距模塊與振鏡掃描機構進行激光投射，尋找被測工件特征點并與導入的工件模型匹配，從而獲得定位信息。

本發明公開一種非接觸式鋪層定位儀定位方法，包括以下步驟：

步驟一：判定工件是否有合作靶標標志點；

步驟二：基于雙目視覺系統或激光測距系統的工件精確定位；

工件有合作靶標標志點，則采用雙目視覺系統對標志點進行識別：

由相機獲得靶標點圖像坐標，再由雙目視覺系統對靶標點坐標進行測量，同時根據需要采用激光測距模塊對靶標點進行測距，將距離信息代入解算，為鋪層定位儀提供靶標點的位置信息，從而確定被加工工件的位置；

工件無合作靶標標志點，則采用激光測距系統進行定位：

將激光經過鋪層定位儀所帶有的振鏡出射，對工件邊緣特征點進行慢速掃描，在掃描的同時進行激光測距和回光功率記錄，通過數據分析與導入的工件模型進行匹配比對，獲得工件明顯特征點所在空間位置的信息，從而確定被加工工件的位置。

步驟三：系統解算得到靶標空間位置或輪廓空間位置；

通過定位系統對工件多個靶標點或特征點的三維坐標進行精確測量，結合靶標點或特征點在工件中的位置坐標，經過坐標系配準，從而獲取鋪層定位儀坐標系與工件坐標系之間的位姿關系，完成三維激光投射系統在工件上投射激光圖樣準備工作。

步驟四：基于高速振鏡的三維激光投射；