【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞行器的大型舱段类产品分解方法，具体涉及一种大型舱段分解位姿测量方法及分解舱段搭载方法。
技术介绍
1、随着航天航空领域中飞机、火箭等大型舱段类产品性能的不断提高，对大型舱段的装配精度要求也越来越高，从而对其装配的自动化程度要求越来越高。大型舱段装配后，需要定期检定或更换部分舱段，在检定或更换部分舱段时，就需要对舱段进行分解，并对分解的舱段进行搭载，而对待分解的舱段采用自动化进行分解位姿测量及分解舱段搭载也成为必然趋势。然而，目前大型舱段的分解位姿测量及分解舱段搭载工作大多使用简易分解装置配合人工完成，简易分解装置无法实现精确测量分解位姿，使得舱段分解费时费力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有大型舱段的分解位姿测量及分解舱段搭载方法，通常采用简易分解装置配合人工完成，无法实现精确测量分解位姿，使得舱段分解费时费力的不足之处，而提供一种大型舱段分解位姿测量方法及分解舱段搭载方法。
2、专利技术构思：
3、想要实现大型舱段的自动化分解过程，需要在分解过程中采用精确的测量技术测量待分解舱段的空间姿态，引导运动执行机构完成舱段的自动分解任务。目前舱段的测量技术分为两大类，分别为接触测量与非接触测量，非接触测量包括激光跟踪仪+靶球、机器视觉+靶标，以及结构光等手段，其中激光跟踪仪具有精度高、相干性好、抗干扰能力较强等优点，但不能对特征量进行直接测量，且价格昂贵；结构光测量可实现对舱段无接触测量，无靶标，精度高，但是抗环境干扰能力较弱；而接触
4、为实现上述目的，本专利技术提供的技术解决方案如下：
5、一种大型舱段分解位姿测量方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
6、s0.工作准备
7、选用一套用于对待分解舱段进行非接触测量的视觉系统以及用于搭载分解舱段的运动执行机构，视觉系统和运动执行机构均设置在一个搭载平台上；定义待分解舱段分解后的目标位置为标准分解位，搭载平台位于标准分解位的下方；在待分解舱段的分解面上沿周向设置分解面特征点，所述分解面特征点为沿分解面周向的至少3个结构特征或标记，同时在其中一个舱段侧面靠近分解位置处设置一个靶标，靶标上设置多个靶标特征点；
8、s1.系统标定
9、对视觉系统进行标定，获得其相机内参矩阵；通过手眼标定获得相机坐标系到运动执行机构坐标系的旋转矩阵和平移矩阵通过分解标定获得标准分解位下，相机坐标系与靶标坐标系的旋转矩阵rc和平移矩阵tc，运动执行机构坐标系中靶标特征点的坐标ptb和待分解舱段的分解面特征点的坐标标定运动执行机构的位置将其作为分解基准位；
10、s2.分解位姿测量
11、2.1.在待分解状态下，通过视觉系统获取靶标图像，提取靶标特征点的图像坐标pt'；
12、2.2.利用相机内参矩阵、pt'和标准分解位的靶标坐标系下靶标特征点的三维坐标ptw，计算当前状态相机坐标系中靶标特征点的坐标pt'c和分解面特征点的坐标
13、2.3.基于和计算当前状态靶标特征点坐标pt'b和分解面特征点坐标ph'b；
14、2.4.根据ptb和pt'b通过下式解算待分解舱段由当前状态到标准分解位下的旋转矩阵r和初始平移矩阵t1；
15、ptb＝rpt'b+t1
16、2.5.根据旋转矩阵r计算待分解舱段当前状态相对标准分解位的偏航角α、俯仰角β、滚转角γ；
17、2.6.通过下式计算待分解舱段进行偏航、俯仰和滚转后相对标准分解位在x、y、z方向的分解位移t.x、t.y、t.z，完成分解位姿测量；
18、t.x＝t0.x+e×sinβ
19、t.y＝t0.y+d×sinγ
20、t.z＝t0.z+e×sinβ
21、t0＝p0-p0'
22、其中，p0为运动执行机构坐标系下标准分解位分解面中心的坐标，p0'为运动执行机构坐标系下当前状态分解面中心的坐标，t0为运动执行机构坐标系下标准分解位和当前状态分解面中心的坐标差值，t0.x、t0.y、t0.z分别为t0在x、y、z方向上的分量，d为偏航轴中心到分解面的水平距离，e为俯仰轴中心到靶标的垂直距离。
23、进一步地，步骤s1中所述分解标定具体为：
24、1)在标准分解位，获取靶标坐标系中靶标特征点的三维坐标ptw及舱段分解面特征点的三维坐标
25、2)采集得到靶标特征点的图像坐标pt，与ptw一一对应；
26、3)根据相机内参矩阵、ptw和计算相机坐标系与靶标坐标系的旋转矩阵rc和平移矩阵tc；
27、4)基于旋转矩阵rc和平移矩阵tc，根据ptw计算得到相机坐标系中标准分解位的靶标坐标ptc，根据计算得到相机坐标系中分解面特征点的坐标
28、5)利用和计算得到在运动执行机构坐标系中，标准分解位靶标特征点的坐标ptb和分解面特征点的坐标
29、6)标定运动执行机构的位置，将其作为分解基准位。
30、进一步地，步骤s0中，所述视觉系统为单目相机；
31、步骤2.2具体为：
32、利用相机内参矩阵、pt'和ptw，通过pnp算法计算得到当前状态下相机坐标系与靶标坐标系的旋转矩阵r'c和平移矩阵t'c，基于r'c和t'c，通过下式计算相机坐标系中靶标特征点的坐标和分解面特征点的坐标
33、
34、进一步地，步骤s1中，所述视觉系统为双目相机。
35、进一步地，步骤2.3中，计算当前状态靶标特征点的坐标pt'b和分解面特征点的坐标ph'b具体为：
36、
37、进一步地，步骤s1中所述手眼标定具体为：
38、1)将手眼标定专用的第二标定板与运动执行平台固连；第二标定板上设置有多个第二特征点；
39、2)控制运动执行机构将第二标定板沿运动执行机构坐标系中的一个坐标轴方向由第一位置移动到第二位置，记录第二特征点在相机坐标系中的坐标；
40、3)沿同一方向重复步骤2)至少一次；
41、4)沿另一个坐标轴方向重复步骤2)和3)；
42、5)根据步骤2)-4)中获得的第二特征点在相机坐标系中的坐标建立相机坐标系与运动执行机构坐标系的坐标转换关系，得到手眼标定方程如下所示，求解x，即可得到相机坐标系到运动执行机构坐标系的旋转矩阵和平移矩阵
43、ax＝xb，
44、其中，b为第二标定板在运动执行坐标系中的旋转变换，a为第二标定板在相机坐标系中的旋转变换，x为相机坐标系到运动执行机构坐标系的转换关系。
45、进一步地，步骤s0中，所述运动执行机构为6自由度运动执行机构。
46、同时，还提供一种大型舱段分解位姿测量方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
【技术保护点】
1.一种大型舱段分解位姿测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大型舱段分解位姿测量方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种大型舱段分解位姿测量方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的一种大型舱段分解位姿测量方法，其特征在于：
5.根据权利要求1-4任一所述的一种大型舱段分解位姿测量方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种大型舱段分解位姿测量方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的一种大型舱段分解位姿测量方法，其特征在于：
8.一种分解舱段搭载方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种大型舱段分解位姿测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大型舱段分解位姿测量方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种大型舱段分解位姿测量方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的一种大型舱段分解位姿测量方法，其特征在于：
...【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞峰，郭静，杨娜，程军，张力力，
申请(专利权)人：西安航天赛能自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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