[發明專利]基于雙目視覺的導彈裝填位姿偏差檢測系統和方法

在審

• 申請號: 202211377870.1
• 申請日: 2022-11-04
• 公開（公告）號: CN115713554A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 曾遠帆;莊國平;殷翔;繆東輝;蔣道民;魯勇軍;范文晶;牛遠征;劉禹華;張勝
• 申請（專利權）人: 上海機電工程研究所
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06T7/80
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種基于雙目視覺的導彈裝填位姿偏差檢測系統和方法，包括雙目相機、吊具靶標組、導彈托架靶標組、相機控制器，本發明能夠有效解決車載導彈自動裝填系統面臨的裝填作業高精度定位難題，并且布置方式靈活、操作方便、自動化程度高，能夠為導彈自動裝填控制提供實時狀態反饋信息。

技術領域

本發明涉及導彈裝填控制技術領域，具體地，涉及一種基于雙目視覺的導彈裝填位姿偏差檢測系統和方法。

背景技術

現有技術中的戰術導彈裝填系統多采用人工或半自動裝填模式，裝填效率低且操控技術要求高，因此對于發展適應野戰環境的車載全自動導彈裝填系統的需求愈發強烈。

在導彈裝填過程中，需將導彈集裝模塊的銷孔與導彈托架上的定位銷精確對準，對自動裝填系統的定位精度提出了很高的要求。然而，自動裝填系統由結構復雜的多自由度機械臂和吊具構成，因大負載造成的彈性形變和各關節控制誤差將逐級傳遞并在末端耦合放大，導致系統開環精度難以滿足裝填對位要求。又因野戰條件下，裝填車與發射車的停車位置隨機，進一步加大了裝填位姿偏差的不確定性。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于雙目視覺的導彈裝填位姿偏差檢測系統和方法。

根據本發明提供的一種基于雙目視覺的導彈裝填位姿偏差檢測方法，包括：

步驟S1、標定吊具數據：測量吊具靶標組與吊具坐標系之間的位姿關系，記錄在相機控制器中；

步驟S2、標定導彈托架數據：測量導彈托架靶標組與導彈托架坐標系之間的位姿關系，記錄在相機控制器中；

步驟S3、標定裝填參考位姿：當吊具抓持導彈模塊定位在導彈托架上時，使用雙目相機同時拍攝吊具靶標組和導彈托架靶標組，由相機控制器計算并記錄吊具坐標系和導彈托架坐標系的相對位姿，作為導彈裝填作業時的參考位姿；

步驟S4、裝填作業時檢測實時位姿：在導彈裝填作業時，使用雙目相機同時拍攝吊具靶標組和導彈托架靶標組，由相機控制器計算吊具坐標系和導彈托架坐標系的實時位姿；

步驟S5、計算裝填位姿偏差：使用相機控制器根據標定的裝填作業參考位姿和檢測得到的裝填實時位姿，計算得到吊具坐標系實時位姿與參考位姿之間的位姿偏差。

優選地，在所述步驟S1中：在相機坐標系下測量并構造吊具坐標系，將此時吊具坐標系在相機坐標系下的位姿矩陣記作設吊具靶標組的靶標個數為m，將此時吊具靶標組的各靶標在相機坐標系下的三維坐標記作

在所述步驟S2中：在相機坐標系下測量并構造導彈托架坐標系，將此時導彈托架坐標系在相機坐標系下的位姿矩陣記作設導彈托架靶標組的靶標個數為n，將此時導彈托架靶標組的各靶標在相機坐標系下的三維坐標記作

優選地，在所述步驟S3中，將此時吊具靶標組的各靶標在相機坐標系下的三維坐標記作導彈托架靶標組的各靶標在相機坐標系下的三維坐標記作使用如下步驟計算吊具坐標系和導彈托架坐標系的參考相對位姿：

步驟S3.1、坐標歸一化：將各靶標的標定值與實測值按照如下公式進行歸一化處理：

表示出廠前，吊具靶標組與吊具坐標系之間的位姿關系下，吊具靶標組的第i個靶標在相機坐標系下的歸一化坐標；

表示出廠前，吊具靶標組與吊具坐標系之間的位姿關系下，吊具靶標組的第i個靶標在相機坐標系下的三維坐標；

表示出廠前，吊具靶標組與吊具坐標系之間的位姿關系下，吊具靶標組的第k個靶標在相機坐標系下的三維坐標；

表示出廠前，吊具抓持導彈模塊定位在導彈托架上時，吊具靶標組的第i個靶標在相機坐標系下的歸一化坐標；