一种大型构件多源系统融合测量方法技术方案

本申请公开了一种大型构件多源系统融合测量方法，步骤包括：针对被测产品构建全局坐标系；基于全局坐标系，获取被测产品变形前光纤监测位置点坐标及双目视觉扫描型面点云数据；通过光纤监测系统实时监测被测产品表面形变，获取表面形变信息；将表面形变信息基于曲率信息实现空间点坐标转换，完成数据源格式统一；将完成源格式统一的表面形变信息与双目视觉扫描型面点云数据进行多源异构数据融合，完成对被测产品的测量。本申请在大型构件测量中，实现光纤监测波形数据与双目扫描点云数据异构融合，减少了不同时间、不同空间下双目扫描形变点云频次，为数字孪生动态演变模型构建提供参考。提供参考。提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种大型构件多源系统融合测量方法


[0001]本专利技术涉及大型构件多源系统测量领域，尤其涉及一种大型构件多源系统融合测量方法。

技术介绍

[0002]大型构件在航空航天、医疗船舶、车辆工程等领域应用广泛，为保证后续生产装配，需使用测量手段获取构件特征参数。大型构件测量往往需要不同系统互相辅助配合，集合各个系统优势实现多源系统高精度、高效率、智能化测量。
[0003]目前，大型构件测量一般选取激光跟踪、全站仪、经纬仪、视觉测量系统等，对于构件形变监测或采用直接测量法，通过表面粘贴光纤光栅传感实现面型重构。激光跟踪系统对大型构件测量场坐标统一有独特优势，鉴于其测量原理每次测量数据获取一个空间点坐标，因此对于大型复杂形面特征测量效率较低且获取数据不够全面；视觉测量系统利用相机获得大型构件图像信息，通过视差及模型参数推导被测图像在视觉测量坐标系下位姿，以可视化高密度点云表征构件曲面信息，但被测构件产品形变只能通过一次次扫描，经数据处理后得到被测构件变形信息，在时间长度及空间广度上无法实时观察被测构件型面变形；光纤传感为直接测量，将传感器粘贴于构件表面，虽能实现形变曲面重构，但光纤粘贴处形变量反应最精确，变形曲线微元弧段之间通过插值计算的点与构件实际变形有所出入。

技术实现思路

[0004]本申请面向大型构件测量通过激光跟踪系统、双目扫描系统及光纤监测系统配合使用，搭建高精度测量场，实现扫描点云与光纤监测数据融合，提高数据保真度，实现构件实时形变监测，简化测量持续时间。
[0005]为实现上述目的，本申请提供了一种大型构件多源系统融合测量方法，包括以下步骤：
[0006]针对被测产品构建全局坐标系；
[0007]基于所述全局坐标系，获取被测产品变形前光纤监测位置点坐标及双目视觉扫描型面点云数据；
[0008]通过光纤监测系统实时监测所述被测产品表面形变，获取表面形变信息；
[0009]将所述表面形变信息基于曲率信息实现空间点坐标转换，完成数据源格式统一；
[0010]将完成源格式统一的所述表面形变信息与所述双目视觉扫描型面点云数据进行多源异构数据融合，完成对所述被测产品的测量。
[0011]可选的，构建所述全局坐标系的方法包括：通过激光跟踪系统多站位转站测量，基于空间统一网络融合各个所述站位测量数据，建立所述全局坐标系，搭建高精度测量场，实现各个独立坐标系基准统一。
[0012]可选的，获取所述变形前光纤监测位置点坐标的方法包括：基于所述全局坐标系
对所述被测产品的光纤位置进行粘贴，获取所述被测产品变形前光纤监测位置点坐标。
[0013]可选的，获取所述双目视觉扫描型面点云数据的方法包括：利用双目视觉扫描系统对零载荷状态的所述被测产品进行视觉扫描，获取双目视觉扫描型面点云数据。
[0014]可选的，影响所述被测产品表面形变的因素包括：固定工装姿态产生变化和人工施加载荷固定零部件。
[0015]可选的，获取所述表面形变信息的方法包括：将光纤传感器以直接接触式测量，实时获取所述被测产品表面形变信息，此时形变信息以波长偏移量表示。
[0016]可选的，所述数据源格式统一的方法包括：根据变形曲面重构方法，将产生形变的所述光纤监测位置点以空间点坐标表示，基于微分几何思想，取变形曲面中某条变形曲线，建立空间坐标系，选取所述全局坐标系下所述光纤监测位置形变量最小，即被测产品固定约束处作为空间坐标系起点建立固定坐标系，依此类推，在曲线段上建立各个运动坐标，后经坐标齐次变换，求取固定坐标系下曲线上各个点坐标，实现曲率信息空间点坐标转换。
[0017]可选的，进行所述多源异构数据融合的方法包括：基于高斯过程实现所述表面形变信息与所述双目视觉扫描型面点云数据的融合，利用所述光纤监测位置点变形前后的坐标进行第一组数据高斯过程回归训练，确定超参数及高斯过程模型，作为先验输入，之后对双目扫描零载荷状态目标区域未变形点进形融合预测，选取不同核函数，得到最优融合形变点云；记光纤监测数据为(X1,D1)，双目扫描数据为(X2,D2)基于高斯过程融合方法表示为：
[0018][0019]式中，D＝(D1,D2)为光纤及双目系统测量数据，为X＝(X1,X2)为测量数据不同位置，与是系统测量数据超参数，I为单位矩阵，f
′
与x
′
代表待求值及其相应位置K(x
i
,x
j
)为测量数据的协方差矩阵。
[0020]相比于现有技术，本申请的有益效果为：
[0021]在大型构件测量中，实现光纤监测波形数据与双目扫描点云数据异构融合，减少了不同时间、不同空间下双目扫描形变点云频次，为数字孪生动态演变模型构建提供参考；融合光纤监测数据，基于实测点云信息预测形变后空间点，相对于以往三维插值变形曲面重构，该融合后形变点云与实际扫描形变点云进行对比，不同载荷受力下型面标准偏差在0.1mm左右，偏差值位于
±
0.1置信区间点云占比可在90％，其融合精度高于重构精度。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本申请的方法流程示意图；
[0024]图2为本申请实际操作示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
[0027]如图1所示为本申请的方法流程示意图示意图，包括以下步骤：
[0028]S1.针对被测产品构建全局坐标系。
[0029]为了实现各个数字化设备和工装之间的同步协作，需要通过激光跟踪仪建立各个数字化设备和工装值间准确的相对位置关系。即通过激光跟踪系统多站位转站测量，不同站位下存在公共转战点，基于空间统一网络融合各个站位测量数据，建立全局坐标系，搭建高精度测量场，实现各个独立坐标系基准统一。基于全局坐标系实现双目扫描点云及光纤监测形变点融合。
[0030]S2.基于全局坐标系，获取被测产品变形前光纤监测位置点坐标及双目视觉扫描型面点云数据。
[0031]激光跟踪系统对全局测量场建立起到至关重要的作用，基于全局坐标系按照理论设计方案对光纤位置进行粘贴，此时初始状态光纤监测位置点坐标为已知量。双目视觉扫描系统对零载荷状态产品进行视觉扫描，获取初始状态被测产品零形变点云信息。
[0032本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型构件多源系统融合测量方法，其特征在于，步骤包括：针对被测产品构建全局坐标系；基于所述全局坐标系，获取被测产品变形前光纤监测位置点坐标及双目视觉扫描型面点云数据；通过光纤监测系统实时监测所述被测产品表面形变，获取表面形变信息；将所述表面形变信息基于曲率信息实现空间点坐标转换，完成数据源格式统一；将完成源格式统一的所述表面形变信息与所述双目视觉扫描型面点云数据进行多源异构数据融合，完成对所述被测产品的测量。2.根据权利要求1所述的大型构件多源系统融合测量方法，其特征在于，构建所述全局坐标系的方法包括：通过激光跟踪系统多站位转站测量，基于空间统一网络融合各个所述站位测量数据，建立所述全局坐标系，搭建高精度测量场，实现各个独立坐标系基准统一。3.根据权利要求2所述的大型构件多源系统融合测量方法，其特征在于，获取所述变形前光纤监测位置点坐标的方法包括：基于所述全局坐标系对所述被测产品的光纤位置进行粘贴，获取所述被测产品变形前光纤监测位置点坐标。4.根据权利要求3所述的大型构件多源系统融合测量方法，其特征在于，获取所述双目视觉扫描型面点云数据的方法包括：利用双目视觉扫描系统对零载荷状态的所述被测产品进行视觉扫描，获取双目视觉扫描型面点云数据。5.根据权利要求1所述的大型构件多源系统融合测量方法，其特征在于，影响所述被测产品表面形变的因素包括：固定工装姿态产生变化和人工施加载荷固定零部件。6.根据权利要求5所述的大型构件多源系统融合测量方法，其特征在于，获取所述表面形变信息的方法包括：将光纤传感器以直接...

【专利技术属性】
技术研发人员：林雪竹，孙静，梁嵬，李丽娟，郭丽丽，闫东明，艾广燚，刘悦，张文涛，任姣姣，张丹丹，顾健，张霁旸，
申请(专利权)人：长春理工大学中山研究院，
类型：发明
国别省市：