【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器视觉技术、飞机数字化装配，尤其涉及一种用于叉耳式飞机翼身对接装配偏差检测与修正方法。
技术介绍
1、随着图像处理和机器视觉技术的不断发展，视觉识别技术已经被广泛运用于工业生产以及日常生活等各个领域，并且视觉测量技术的检测精度已达微米级别，处理速度也超过100帧/s，于是基于工业相机的高精度飞机对接装配测量方式开始被广泛应用。
2、但是采用单台相机进行对合阶段叉耳特征识别会存在叉耳某一对合端面偏差无法被检测的问题，使得叉耳对合精度降低、效率下降；而采用两台相机分别对叉耳两个对合端面进行特征识别，虽然解决了某一对合端面偏差无法被检测的问题，但是仍然会存在叉耳对合位置、姿态偏差检测出现二义性而导致检测效果不佳的问题，使得叉耳对合精度降低。
3、基于上述分析，本专利技术基于机器视觉检测技术，以叉耳式翼身对接装配为研究对象，在完成多目相机立体视觉标定后，建立叉耳对合位姿偏差求解模型，利用椭圆空间视锥构建叉耳空间姿态偏差求解模型，随后，利用自适应融合算法融合多目相机系统与激光跟踪仪检测数据，提出局部邻域自适应人工鱼群优化的粒子滤波算法对机翼调姿控制点坐标进行跟踪预测以修正装配偏差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种多目相机的叉耳对合质量检测与偏差修正方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种用于叉耳式飞机翼身对接装配偏差检测与修正方法，包括如下步骤：
3、s100：利
4、s200：利用多目相机各坐标系转换原理，完成立体视觉标定，求解各相机的内外参数；
5、s300：构建叉耳特征点坐标检测模型，获取叉耳特征点的空间坐标，求解叉耳对合位置偏差；
6、s400：利用空间椭圆视锥原理，构建叉耳空间位姿状态检测模型，求解叉耳空间姿态偏差；
7、s500：建立机翼调姿数学模型，求解机翼调姿控制点理论坐标，构建机翼调姿状态方程；
8、s600：利用改进的人工鱼群粒子滤波算法(lafsa-pf)对叉耳特征点进行轨迹跟踪估计，并引入自适应加权融合算法，融合多目相机与激光跟踪仪检测数据，构建机翼位姿微调偏差修正模型，完成偏差修正。
9、进一步地，步骤s100的搭建多目相机检测系统的具体方法为：利用激光跟踪仪实现中机身水平调姿，并且锁定中机身位姿，随后进行机翼位姿调整，使机翼端耳型接头进入相机识别检测范围；第二阶段为，依据叉耳对合的位置偏差与姿态角偏差的检测要求，利用支架将相机固定在机身位置，将三台相机按三角形分布架设，垂直目相机架设在叉耳垂直方向，左、右目相机架设在叉耳交点孔方向，采集并获取叉耳间隙端以及叉耳交点孔端目标特征信息。
10、进一步地，步骤s200中的立体视觉标定的具体方法为：
11、s201：设定垂直目以及左、右目相机坐标系分别为ocv-xcvycvzcv、ocl-xclyclzcl、ocr-xcrycrzcr，设点p为在多目相机系统世界坐标中的任意一点，设点p在各相机坐标系上的投影坐标分别为pv(xv,yv,zv)、pl(xl,yl,zl)和pr(xr,yr,zr)，在各相机图像坐标系中的成像点齐次坐标分别为pv(xv,yv,1)、pl(xl,yl,1)和pr(xr,yr,1)。利用所得p点各图像坐标求解与之对应的相机坐标：
12、
13、式中fcv、fcl、fcr分别表示各相机的焦距。
14、s202：各相机坐标系之间旋转、平移变换可以用齐次变换矩阵来表示，因此可以得出点p在各相机坐标系间的关系：
15、
16、式中分别表示垂直目、左目、右目相机之间的旋转矩阵与平移向量。
17、上述相机成像模型是无外界干扰的理想成像模型。然而，相机的制造、安装等过程中会产生各种误差，造成相机的各种非线性畸变，在实际应用中会使检测精度受到影响。因此相机标定时应考虑摄像机的非线性畸变因素，对理想的相机成像模型进行校正，以使相机获得更准确的标定结果。考虑到透镜畸变，实际成像点与理论成像点之间存在一定的偏移量，在x、y方向上的偏移量δx(xd,yd)、δy(xd,yd)可用下式表示：
18、
19、式中xd、yd为向相机输入有畸变的图像坐标，k1、k2、k3和p1、p2分别为径向和纵向畸变系数。
20、s203：在获得多组相机在不同位置拍摄的定标板图片后，经过灰度预处理，对每个圆形图案进行分割，并使用f矩阵进行亚像素边缘提取和圆心特征计算。最后，结合张有正标定方法，实现对多相机系统进行立体标定。
21、进一步地，步骤s300中的叉耳对合位置偏差求解的具体方法为：
22、s301：完成立体视觉标定后，利用左、右目相机结合可以求解得到：
23、
24、由于左目相机与多目相机系统世界坐标系之间的齐次变换矩阵为：
25、
26、式中c＝cos、s＝sin，γ1、β1分别代表二者坐标系绕y轴、z轴方向转角。可求得点p在多目相机系统世界坐标系的三维坐标pw(xw,yw,zw)：
27、
28、而多目相机系统中任意两两相机结合都可以用上述方法求得世界坐标pw(xw,yw,zw)。
29、s302：多目相机世界坐标系与装配全局坐标系的齐次变换矩阵为：
30、
31、式中α、γ、β分别代表二者坐标系x轴、y轴、z轴方向转角。可以利用坐标转换关系进一步求解在装配全局坐标系的空间坐标pg(xg,yg,zg)。
32、
33、s303：利用上式求解得到t时刻叉型接头与耳型接头交点孔圆心在装配全局坐标系下的坐标pg1(t)＝(xg1(t),yg1(t),zg1(t))、pg2(t)＝(xg2(t),yg2(t),zg2(t))。其中由于叉型接头位姿锁定，坐标pg1(t)为定值，取pg1(t)为pg1(t)＝(xg1,yg1,zg1)，因此以叉型接头交点孔轴线作为基准轴线求解叉耳交点孔端面在t时刻的同轴度偏差con(t)：
34、
35、可求解t时刻耳型接头交点孔圆心的空间位置偏差δxo2(t)、δyo2(t)、δzo2(t)：
36、
37、式中为耳型接头对合孔圆心的目标位置坐标，通过耳型接头交点孔圆心空间位置偏差表示叉耳对合位置偏差δxg、δyg、δzg。
38、进一步地，步骤s400中的叉耳空间姿态偏差求解的具体方法为：
39、s401：利用步骤s300所述左目、右目相机组合同时对叉耳交点孔进行观测，两相机光心ocl、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于叉耳式飞机翼身对接装配偏差检测与修正方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于叉耳式飞机翼身对接装配偏差检测与修正方法，其特征在于：步骤S100中的搭建多目相机检测系统的具体方法为：将叉耳式飞机翼身对接过程划分为两个阶段，第一个阶段为，利用激光跟踪仪辅助完成机身水平调姿、机翼位姿调整；第二个阶段为，搭建多目相机检测系统，以满足叉耳对合的位置偏差与姿态角偏差检测要求。
3.根据权利要求1所述的一种用于叉耳式飞机翼身对接装配偏差检测与修正方法，其特征在于：步骤S200中的立体视觉标定的具体方法为：
4.根据权利要求1所述的一种用于叉耳式飞机翼身对接装配偏差检测与修正方法，其特征在于：步骤S300中的叉耳对合位置偏差求解的具体方法为：
5.根据权利要求3所述的一种用于叉耳式飞机翼身对接装配偏差检测与修正方法，其特征在于：步骤S400中的叉耳空间姿态偏差求解的具体方法为：
6.根据权利要求1所述的一种用于叉耳式飞机翼身对接装配偏差检测与修正方法，其特征在于：步骤S500中的机翼调姿状态方程构建
7.根据权利要求1所述的一种用于叉耳式飞机翼身对接装配偏差检测与修正方法，其特征在于：步骤S600中的基于LAFSA-PF与数据融合的装配质量动态检测偏差修正的具体方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种用于叉耳式飞机翼身对接装配偏差检测与修正方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于叉耳式飞机翼身对接装配偏差检测与修正方法，其特征在于：步骤s100中的搭建多目相机检测系统的具体方法为：将叉耳式飞机翼身对接过程划分为两个阶段，第一个阶段为，利用激光跟踪仪辅助完成机身水平调姿、机翼位姿调整；第二个阶段为，搭建多目相机检测系统，以满足叉耳对合的位置偏差与姿态角偏差检测要求。
3.根据权利要求1所述的一种用于叉耳式飞机翼身对接装配偏差检测与修正方法，其特征在于：步骤s200中的立体视觉标定的具体方法为：
4.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱永国，李都，王亚飞，李仁花，程世明，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：
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