一种基于双目视觉测量和先验检测数据的大型细长筒类构件位姿原位测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双目视觉测量和先验检测数据的大型细长筒类构件位姿原位测量方法。首先，该方法基于激光跟踪仪和测量辅助装置(即定制化基准板)构建起整个大型构件测量系统的全局坐标系。然后，通过双目视觉测量方法快速获得大型构件待测目标孔与基准板上视觉靶标的相对位置(其中待测目标孔与视觉靶标可作为本测量系统的关键定位特征)，此时引入大型构件两端筒段端面法兰的先验检测数据构建出大型构件两端筒段的端面形状。最后，利用大型构件测量系统内部各坐标系之间的互操作关系计算出大型构件两端筒段法兰端面的形心全局坐标值及大型构件周向偏转角度，从而计算出大型构件的当前位姿。该方法突破了大尺寸测量场景下全局坐标系构建、基于深度学习的复杂工业场景下大型构件关键特征目标定位、局部坐标转换至全局坐标过程中减小误差累积等关键技术。以上特点使得本发明专利技术方法能够有效解决大型细长筒类构件多机器人协同加工中存在人工划线困难，生产效率低等问题，可有效提高大型西昌筒类构件的加工质量和效率。型西昌筒类构件的加工质量和效率。型西昌筒类构件的加工质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉测量和先验检测数据的大型细长筒类构件位姿原位测量方法


[0001]本专利技术涉及大型细长筒类构件(以下简称大型构件)多机器人协同自 适应加工位姿原位测量的研究领域，特别涉及一种基于激光跟踪测量和定制化辅 助测量装置(定制化基准板)的大型构件测量全局坐标系构建方法、一种基于深 度学习和数字图像处理方法的大型构件关键定位特征识别方法、一种基于大型构 件关键定位特征识别结果并结合大型构件法兰盘先验检测数据的大型构件当前 位姿计算方法。

技术介绍

[0002]随着大尺寸数字化测量技术快速发展和应用，这为大型构件高精高效 原位位姿感知提供了技术保障和支持。当前常用的大尺寸数字化测量方法主要包 括激光跟踪测量、iGPS测量、激光雷达测量、视觉测量等。
[0003]但面对复杂的测量场景，有时单一测量方法局限性太大，无法高精高 效完成既定的测量任务。如由于受测量距离、拍摄环境影响，单目视觉测量系统 有时很难保证测量精度的稳定性，导致测量效果较差。激光跟踪测量虽然测量范 围较大且测量精度较高，但每台激光跟踪仪同一时刻只能测量一个空间测量点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉测量和先验检测数据的大型细长筒类构件位姿原位测量方法，其特征在于：该检测方法包含以下步骤：S1、在确定大型构件测量场中两组基准板的位置关系后，基于棋盘格标定板，并控制安装在待测大型构件两端的两组双目视觉测量系统A和B完成测量前的双目相机标定。S2、通过导入激光跟踪仪对基准板的测量数据完成全局坐标系GCS的构建。S3、导入并解析当前待测量大型构件端面法兰的先验检测数据文件，获取到大型构件的部分尺寸参数(即大型构件两端筒段端面法兰端框孔位尺寸参数)。S4、测量系统初始化结束后，分别控制两组双目相机系统A、B采集大型构件两端筒段端面的图像，需保证每张图像都同时拍摄到相应一端的筒段端面和基准板上所有的视觉靶标。S5、基于深度学习方法并结合数字图像处理技术对S4步骤中拍摄的每张图像中的关键特征中心点(即视觉靶标和大型构件端面法兰端框孔特征的中心点)进行识别。S6、基于S1中的双目标定数据完成双目相机中左右图像关键特征的匹配及三维重构。S7、基于S6中求解到的关键特征中心点的三维坐标及S3中解析出的先验检测数据，拟合出大型构件两端端面法兰端框形心在全局坐标系中的三维坐标，最终求解出大型构件在全局坐标系GCS下的当前位姿。其中，大型构件的当前位姿可用全局坐标系GCS下的筒段轴线向量及筒段周向象限偏角进行表示。2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉测量和先验检测数据的大型细长筒类构件位姿原位测量方法，其特征在于：步骤S2包括，S2.1、使用激光跟踪仪分别测量基准板A和B上指定基准点的三维坐标，并借助基准板A上的基准点建立全局坐标系GCS的X、Y、Z轴，并基于此可得到激光跟踪测量坐标系LCS与GCS的坐标转化关系，从而完成GCS的建立。S2.2、根据S2.1得到的LCS与GCS之间的坐标转换关系可将基准板B上的基准点在LCS下测得的坐标值转换至GCS下，从而得到基准板A与B在GCS下的相对位姿关系。S2.3、基准板为400mm
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400mm
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15mm的方形精加工金属板。板面上布置均匀排布的精加工通孔，通孔尺寸与激光跟踪仪靶球座销轴及摄影测量靶标座工装销轴尺寸相同。基准板两侧激光跟踪测量靶球座与视觉测量靶标工装的中心连线垂直于基准板且距离已知，根据该关系可计算出基准板两侧基准点的相对坐标转换关系，从而可确定两双目视觉系统A和B的视觉测量坐标系在GCS中的相互转换关系，从而得到视觉测量坐标系CCS与GCS之间的相互转换关系。3.根据权利要求1所述的一种基于视觉和先验检测数据的大型细长筒类构件位姿原位测量方法，其特征在于：步骤S3包括，S3.1、解析大型构件两端筒段端面法兰的尺寸及孔位的测量检测数据文件，获取到大型构件法兰端面特征孔在其端面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊伟，郑联语，付强，曹彦生，刘新玉，张学鑫，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：