基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法，具体步骤如下：移动图像采集系统采集导向棒安装区域的图像，通过采集的相邻两帧的图像获取测量距离；构建遗传优化算法的目标函数，将获取的测量距离进行分类，输入遗传优化算法中进行优化，输出导向棒安装高度；若导向棒安装高度在允许的安装误差范围内，若在安装误差范围内，表示安装正确；否则，未安装成功；重复上述过程，直至完成对导向棒区域中所有导向棒安装位置的检测。本发明专利技术方法实现在三维织造装备组装过程中对导向棒安装状态的准确监测。对导向棒安装状态的准确监测。对导向棒安装状态的准确监测。

【技术实现步骤摘要】
基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法


[0001]本专利技术属于三维织造导向棒安装检测
，具体地涉及一种基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法。

技术介绍

[0002]三维织造复合材料是高
的一种新型的先进复合材料，纤维束在材料内部相互交错，构成空间互锁网状结构，形成一个整体结构，具有优良的抗冲击韧性、抗疲劳性和耐烧蚀性，可制造高温功能结构材料，也可以用于风力发电机叶片等结构中的梁、框、筋、轴、杆等部件。
[0003]目前对柔性三维织造装备的研究都是基于人眼监测导向棒的安装，任务繁重、耗时长、效率低且识别精度有限，该方法难以确保导向棒安装成功的准确性，导致后续预制体在织造过程中产生变形和纤维束损伤，最终难以保证复合材料的致密成型和力学性能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法，使用图像处理的方法用机器完成这一繁琐任务，提高了监测导向棒安装的精度，降低人眼负担，节约检测时间，该柔性三维织造装备导向棒安装检测方法是一种高效、智能、便捷的检测方法。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法，具体包括以下步骤：
[0006](1)移动图像采集系统采集导向棒安装区域的图像，通过采集的相邻两帧的图像获取测量距离；
[0007](2)构建遗传优化算法的目标函数，将步骤(1)获取的测量距离进行分类，输入遗传优化算法中进行优化，输出导向棒安装高度；
[0008](3)若导向棒安装高度在允许的安装误差范围内，若在安装误差范围内，表示安装正确；否则，未安装成功；
[0009](4)重复步骤(1)
‑
(3)，直至完成对导向棒区域中所有导向棒安装位置的检测。
[0010]进一步地，在图像采集系统采集导向棒安装区域的图像前，先对图像采集系统进行高精度标定。
[0011]进一步地，步骤(1)中图像采集系统包括：支撑臂、直线模组、多视觉传感器，所述直线模组的两端分别连接一个支撑臂，支撑臂设置于柔性三维织造装备的模板上，所述多视觉传感器设置于直线模组下方，所述多视觉传感器由若干高精度工业相机组成，高精度工业相机均匀分布在半径为R的圆周上，所述高精度工业相机的视野对准导向棒安装区域。
[0012]进一步地，相邻两个高精度工业相机之间的观测视野的重叠区域大于60％。
[0013]进一步地，步骤(1)包括如下子步骤：
[0014](1.1)移动图像采集系统在导向棒安装区域内运动，拍摄导向棒安装区域上导向
棒安装目标点的图像帧，标定图像帧上导向棒安装目标点的坐标，计算相邻图像帧上导向棒安装目标点的视差值其中，X
L
和X
r
分别表示相邻图像帧上导向棒安装目标点的横坐标，Y
L
和Y
r
分别表示相邻图像帧上导向棒安装目标点的纵坐标；
[0015](1.2)根据相似三角形原则，有求取导向棒安装目标点到第i个高精度工业相机与第j个高精度工业相机中心的距离d
ij
，其中，B
ij
表示第i个高精度工业相机与第j个高精度工业相机之间的距离，f表示高精度工业相机的焦距；
[0016](1.3)根据步骤(1.2)求得的d
ij
，计算第i个高精度工业相机与第j个高精度工业相机的测量物距
[0017](1.4)重复步骤(1.2)
‑
(1.3)，得出第i个高精度工业相机与其余所有高精度工业相机的测量物距，计算出第i个高精度工业相机与其余所有高精度工业相机的测量距离其中，n表示高精度工业相机的总数量，θ
ij
表示第i个高精度工业相机与第j个高精度工业相机测量距离的权重系数；
[0018](1.5)遍历每一个高精度工业相机，得出每一个高精度工业相机与其余所有高精度工业相机的测量距离。
[0019]进一步地，步骤(2)包括如下子步骤：
[0020](2.1)通过偏最小二乘法对步骤(1)获取的测量距离进行分类，构建遗传优化算法的目标函数f(x)＝
‑
x2+2*a*x，其中，x为测量距离，a为测量距离的平均值；设置种群大小和进化代数，将分类的测量距离输入遗传优化算法中进行优化；
[0021](2.2)进行交叉和变异操作，设置每个测量距离被选择的概率其中，f(d
i
)表示测量距离的目标函数值，将每个测量距离两两交叉产生新测量距离，设置交叉概率Pc为0.7；对于任意两个测量距离，产生一个随机数α∈(0,1)，杂交后的测量距离分别为y1＝αx1+(1
‑
α)x2，y2＝(1
‑
α)x1+αx2，其中，x1和x2分别为任意的两个测量距离，y1和y2分别为杂交后的测量距离；设置测量距离的变异概率Pm为0.01，若测量距离产生变异，变异后的测量距离为y＝d
i
+0.5*L或者y＝d
i
‑
0.5*L，其中，L为测量距离中极大值与极小值的差值；
[0022](2.3)将测量距离、杂交后的测量距离、变异后的测量距离输入目标函数中，计算目标函数值，重复步骤(2.2)，直至遗传优化算法达到设置的进化代数，将最大的目标函数值作为导向棒的安装高度。
[0023]进一步地，步骤(2.1)中遗传优化算法的参数设置如下：种群大小设置为高精度工业相机的总数量，进化代数为200。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法通过相邻图像帧计算出导向棒安装目标点的视差值，根据相似三角形原则与权重系数，得出高精度工业相机的测量距离，具有精度高、误差小的特点；本专利技术通过遗传优化算法能够有效地减少导向棒测量距离的误差，通过交叉、变异进行全局
优化，获得实际测量距离，实现了高准确率、高效率和计算速度快的检测过程。本专利技术基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法降低了人为主观性的干扰，提升了预制体生产流程中的智能化测量水平，降低了质检人员的工作强度，实现了高精度检测并实时反馈，可以有效减少预制体织造过程中的变形和纤维束损伤，最终保证复合材料的致密成型和力学性能。
附图说明
[0025]图1是本专利技术中图像采集系统的结构示意图；
[0026]图2是本专利技术中多视觉传感器的分布示意图；
[0027]图3是本专利技术中图像测距过程几何示意图；
[0028]图4是本专利技术中基于遗传优化算法测量距离的流程图；
[0029]图5是本专利技术基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法的导向棒安装情况检测结果图。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)移动图像采集系统采集导向棒安装区域的图像，通过采集的相邻两帧的图像获取测量距离；(2)构建遗传优化算法的目标函数，将步骤(1)获取的测量距离进行分类，输入遗传优化算法中进行优化，输出导向棒安装高度；(3)若导向棒安装高度在允许的安装误差范围内，若在安装误差范围内，表示安装正确；否则，未安装成功；(4)重复步骤(1)
‑
(3)，直至完成对导向棒区域中所有导向棒安装位置的检测。2.根据权利要求1所述基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法，其特征在于，在图像采集系统采集导向棒安装区域的图像前，先对图像采集系统进行高精度标定。3.根据权利要求1所述基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法，其特征在于，步骤(1)中图像采集系统包括：支撑臂(10)、直线模组(20)、多视觉传感器(30)，所述直线模组(20)的两端分别连接一个支撑臂(10)，支撑臂(10)设置于柔性三维织造装备的模板(60)上，所述多视觉传感器(30)设置于直线模组(20)下方，所述多视觉传感器(30)由若干高精度工业相机(40)组成，高精度工业相机(40)均匀分布在半径为R的圆周上，所述高精度工业相机(40)的视野对准导向棒安装区域(50)。4.根据权利要求2所述基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法，其特征在于，相邻两个高精度工业相机(40)之间的观测视野的重叠区域大于60％。5.根据权利要求1所述基于多目测距的柔性三维织造装备导向棒安装检测方法，其特征在于，步骤(1)包括如下子步骤：(1.1)移动图像采集系统在导向棒安装区域内运动，拍摄导向棒安装区域上导向棒安装目标点的图像帧，标定图像帧上导向棒安装目标点的坐标，计算相邻图像帧上导向棒安装目标点的视差值其中，X
L
和X
r
分别表示相邻图像帧上导向棒安装目标点的横坐标，Y
L
和Y
r
分别表示相邻图像帧上导向棒安装目标点的纵坐标；(1.2)根据相似三角形原则，有求取导向棒安装目标点到第i个高精度工业相机与第j个高精度工业相机中心的距离d
ij
，其中，B
ij
表示第i个高精度工业相机与第j个高精度工业相机...

【专利技术属性】
技术研发人员：单忠德，檀晨晨，汪俊，李大伟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：