检索结果-内蒙古大学图书馆

中国机械工程 2023年第9期34卷 1120-1125,1133页

作者：孙露萍张文昌王志华王振文任志墨张倩北京机科国创轻量化科学研究院有限公司北京100083 北京特种机械研究所北京100143 先进成形技术与装备国家重点实验室北京100083

针对舱段对接装配需求,结合舱段对接工艺过程,提出一种基于2D激光位移传感器的舱段自动对接测量方法。首先将待对接舱段调整至相距基准舱段约50 mm待装位,采用2D激光位移传感器检测两舱段对接处三个点位的2D轮廓偏差,计算得到待对接舱... 详细信息

针对舱段对接装配需求,结合舱段对接工艺过程,提出一种基于2D激光位移传感器的舱段自动对接测量方法。首先将待对接舱段调整至相距基准舱段约50 mm待装位,采用2D激光位移传感器检测两舱段对接处三个点位的2D轮廓偏差,计算得到待对接舱段除自转角外的5个自由度位姿;然后根据两舱段法兰端面上的豁口特征,通过扫描两个舱段法兰豁口位置,计算得到待对接舱段自转角;最后将结果反馈至控制系统,驱动执行机构进行位姿的调整。通过引入误差的仿真并结合对接实验对所提方法进行了验证,结果表明,所提方法测量精度高,对接效果良好,能够满足舱段自动对接需求,有效提高了自动对接系统的效率、稳定性和一致性。

关键词：舱段自动对接 2D激光位移传感器图像处理位姿测量

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基于多传感器测量的航天器舱段自动对接位姿调整方法

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北京航空航天大学学报 2019年第6期45卷 1232-1239页

作者：陈冠宇成群林张解语洪海波何军上海航天精密机械研究所上海201600 西安电子科技大学机电工程学院西安710071

针对航天器舱段对接通常采用的手工操作方式效率低、精度差和可靠性难以保证的问题,研发了一种基于多传感器测量的舱段自动对接装置,其中舱体位姿的测量和调整是保证对接质量和效率的关键因素。提出了一种基于激光轮廓传感器和CCD图像... 详细信息

针对航天器舱段对接通常采用的手工操作方式效率低、精度差和可靠性难以保证的问题,研发了一种基于多传感器测量的舱段自动对接装置,其中舱体位姿的测量和调整是保证对接质量和效率的关键因素。提出了一种基于激光轮廓传感器和CCD图像传感器等多传感器协同测量的舱段六自由度位姿估计和调整方法。首先,采用激光轮廓传感器对舱体进行扫描,获取位姿三维点云信息,并采用改进的最小二乘法对被测舱段位姿进行求解;然后,通过CCD图像传感器获取舱段对接孔位置,通过圆拟合计算角度偏差,求解和拟合的结果将反馈至控制系统进行调姿和对接。采用Gocator 2350激光轮廓传感器及大恒MER-1810-21U3C工业相机进行舱体测量和对接实验,结果表明,舱体位姿调整精度和效率均达到对接要求。该方法结合了激光轮廓传感器的可靠性和机器视觉的灵活性,有效提高了自动对接系统的效率、稳定性和一致性,足以满足未来军用以及民用的需求。

关键词：舱段自动对接位姿调整多传感器测量位姿计算数据处理

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相机测量技术在舱段自动对接中的应用研究

相机测量技术在舱段自动对接中的应用研究

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作者：徐康力西安电子科技大学

学位级别：硕士

航天器,水下航行器等的舱段对接是其生产制造中的关键环节,舱段对接的质量在一定程度上决定了其总体性能的优劣,而实现舱段自动对接则是舱段装配领域的发展目标。舱段的自动对接过程需要高精度以保证生产质量,对接的快速性以提高效率并... 详细信息

航天器,水下航行器等的舱段对接是其生产制造中的关键环节,舱段对接的质量在一定程度上决定了其总体性能的优劣,而实现舱段自动对接则是舱段装配领域的发展目标。舱段的自动对接过程需要高精度以保证生产质量,对接的快速性以提高效率并减少投入成本,非接触自动测量舱段位姿以实现自动化。在舱段的自动对接过程中,待对接舱段的位姿精密测量是舱段调姿的基础。随着机器视觉领域技术的不断发展,利用工业相机搭建的单目,双目甚至多目视觉系统越来越广泛被应用于机器人装配,元器件缺陷检测等工业环境中。在航天器舱段销孔对接等应用场景,视觉测量技术可以体现出其非接触、快速以及高精度的优势。在某研究所“舱段位姿快速测量”项目的科研背景下,本文旨在对工业相机测量技术在舱段自动对接过程中的应用进行研究与试验,主要研究内容分为以下几个方面:(1)舱段自动对接过程中的舱段相对转角测量总体方案的研究与设计。分析舱段自动对接过程中的舱段位姿测量目标,根据实际工业现场对舱段自动装配及位姿测量的需求,设计并完成相机测量技术在舱段自动对接过程中应用的单目视觉系统测量方案和双目视觉系统测量方案。(2)单目视觉系统在舱段自动对接过程中的应用研究。搭建单目视觉系统硬件结构,研究并设计单目视觉系统测量算法。制定舱段相对转角的测量流程,为提取销孔中心的图像坐标,提出了适用于舱段对接场景的单目标定和图像处理方法,利用机械辅助和基于遗传算法的配准方法实现了两部单目相机的坐标系配准。完成单目视觉系统在舱段位姿测量模拟样机的应用研究,对舱段相对转角的测量精度满足实际对接0.1°的测量需求。(3)双目视觉系统在舱段自动对接过程中的应用研究。研究并设计双目视觉系统测量算法。制定舱段相对转角的测量流程,针对舱段自动对接场景,通过Halcon平台对双目相机进行了立体标定和矫正,根据销孔图像亮度低、噪声多的特点及双目视觉系统所处环境的光照特征,提出合适的立体匹配及图像处理算法,从而提取销孔中心的三维坐标,通过机械辅助和基于遗传算法的配准方法实现了两部双目相机的三维坐标系配准。完成双目视觉系统在舱段位姿测量模拟样机的应用研究,对舱段相对转角的测量精度达到0.1°以内,从视场范围,精度,应用场合和技术难点对比双目及单目测量的优缺点和应用范围。(4)工业相机测量在实际舱段装配平台的应用。针对工业现场的环境复杂,机构振动及零件干涉等难点,改进硬件结构和算法,同时优化相机标定,图像处理和坐标系配准的流程。针对舱段相对转角的实际测量精度达到0.1°以内,满足实际装配中非接触,高精度,快速化及无靶标等需求,为实现舱段自动化装配奠定了研究基础。

关键词：舱段自动对接工业相机测量技术单目视觉系统相机坐标系配准双目视觉系统

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导弹舱段对接中的非接触测量系统设计与分析

导弹舱段对接中的非接触测量系统设计与分析

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作者：宋兴君哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

针对导弹舱段自动对接系统中非接触测量的需要,本文基于视觉相机系统进行了非接触测量系统设计与分析,主要开展了非接触测量系统组成设计、非接触测量算法设计以及非接触测量系统仿真及试验等的研究。本文完成了对非接触测量系统的组成... 详细信息

针对导弹舱段自动对接系统中非接触测量的需要,本文基于视觉相机系统进行了非接触测量系统设计与分析,主要开展了非接触测量系统组成设计、非接触测量算法设计以及非接触测量系统仿真及试验等的研究。本文完成了对非接触测量系统的组成设计,简要介绍了导弹舱段自动对接平台系统组成及任务需求,并对视觉测量系统的要求进行了说明。利用视觉相机系统搭建完成导弹舱段自动对接时所需的非接触测量系统。为了便于测量以及使测量结果更为精确,还设计了一套测量转换光笔装置。此测量转换光笔是实现非接触测量系统转换测量的主要载体,测量转换光笔将导弹舱段上不便于直接测量的销或孔转换为便于相机直接进行识别测量的特征,从而提高系统测量的准确性。非接触测量系统的测量算法设计是本文的重点研究内容,首先完成了视觉测量系统的建模,对测量过程中所涉及的坐标系进行了定义,确定了各个坐标系之间的转换关系,并且完成了对非接触测量姿态转换矩阵的推导,以及测量中所需的虚拟测量点的位置和姿态坐标的计算等。同时,完成了此非接触测量系统相应软件的设计。非接触测量系统仿真研究主要是为了确定造成此系统测量误差的主要来源,以及对误差对系统测量结果的影响进行评估。本文通过数学仿真计算,比较了几种不同情况下的测量误差,找出了影响系统测量结果的主要误差来源,并给出了相应的减小误差的方法。通过仿真,在理论上验证了此非接触测量系统的可行性以及测量的准确性。此外,本文还完成了对非接触测量试验系统的搭建,设计了非接触测量试验的具体实施方案,并且制定了详细的试验实施流程。通过开展实物模拟测量试验,验证了此非接触测量系统理论设计的可行性;通过分析试验数据并对比仿真结果,验证了此测量系统的测量精度满足实际的导弹舱段对接精度需求。

关键词：舱段自动对接非接触测量系统视觉相机系统虚拟测量点

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舱段位姿测量系统相机视觉测量技术研究

舱段位姿测量系统相机视觉测量技术研究

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作者：庄靖延西安电子科技大学

学位级别：硕士

目前,舱段对接装配的方式仍然以手动装配为主,由工人手动调整舱段位姿并推动舱段完成对接,整个对接装配过程消耗大量劳动力且效率低下。通过对舱段位姿测量技术进行研究,能够为舱段自动对接奠定基础,对实现舱段生产自动化有着重要的意... 详细信息

目前,舱段对接装配的方式仍然以手动装配为主,由工人手动调整舱段位姿并推动舱段完成对接,整个对接装配过程消耗大量劳动力且效率低下。通过对舱段位姿测量技术进行研究,能够为舱段自动对接奠定基础,对实现舱段生产自动化有着重要的意义。在某研究所“舱段自动对接系统”的背景下,研制一套能够实现舱段位姿测量的系统。本文旨在对舱段位姿测量系统中相机视觉技术进行研究与试验,主要从以下几个方面展开:制定舱段位姿测量系统的总体方案。对舱段位姿的六个基本参数进行描述。对舱段位姿测量的精度、响应时间等需求进行分析,并根据需求提出舱段位姿测量系统的总体方案。测量系统包括试验台、位姿测量流程、软件功能结构、系统运动控制四个部分。进行相机视觉测量的方案设计。对相机视觉测量的基本原理进行分析,提出求定位销和定位孔之间的位置差以及舱段自转角的方法。对视觉测量装置包括工业相机、标定板和标定架的选择及安装进行研究。根据相机标定的原理,研究相机标定的过程,提出图像处理的过程。解决相机视觉测量的关键技术。对相机标定精度、定位销轮廓区域提取、舱段拍照位置精度、标定板安装处理和视觉测量误差修正五个方面进行研究。研究结果如下:使用多项式畸变模型对相机进行建模能够提升相机标定的精度;上色定位销轮廓区域提取的鲁棒性更好而且提取精度更高,测量重复精度为0.006mm;应该对舱段拍照位置进行限位,限位精度为0.02mm;标定板的安装位置能够通过相机视觉测量得出,测量的误差为0.027mm;对相机视觉测量的结果进行误差修正,修正后的误差均在0.03mm以下。进行相机视觉测量试验与调试。对相机视觉测量系统试验软件进行开发并调试激光扫描测量和相机拍照测量的功能,整个系统能够按照预想的过程进行工作。对相机视觉测量进行试验并进行精度验证,验证的结果表明相机视觉测量的位置精度均在0.03mm以上,角度精度为0.01°,测量时间为5s左右,满足舱段位姿的测量需求,为舱段位姿测量和舱段自动对接奠定基础。

关键词：舱段自动对接位姿测量机器视觉图像处理

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