[发明专利]二腔体工件空间嵌入/退出装卸图像自动测控装置

说明书

技术领域

本发明属于工业自动控制领域，涉及一种空间任意坐标下的二个腔体 工件的嵌入或退出装卸过程的自动控制装置。

背景技术

目前，大型腔体工件的空中安全嵌入或退出装卸过程，在要求严格不 许碰触条件下，还只能是人工监控手动进行，除了速度慢，效率低， 更主要问题是在人眼监测所不及时，会碰撞失误造成损失。另外采用 人工监测，不仅需要足够的耐心和小心，还需要很长的时间和很多的 熟练人员。尽管如此，还是保证不了安装过程不发生危险碰触。在任 务多、要求快或者在人工不够的情况下，有时装卸都无法正常进行。

本发明针对在外和内腔体工件不得有一点碰触，且要求非接触测量的 条件下，实现大型腔体工件的空中安全嵌入或退出装卸过程的关键技 术是保证不同坐标下的二个工件的中心线的动态重合。

发明内容

为了将空间不同坐标下的腔体工件的中心线调控重合在一起，要保证 腔体部件在互相嵌入时不发生碰撞，同时要求在工件上不安装不附加 任何物体。本发明有针对性地提出了基于图像视频测量技术的少人工 干预或无人工的自动化方案，设计了控制空间腔体中心线重合的图像 测控方法和装置，保证二个以上大型腔体工件嵌入或退出的装卸过程 的安全性，是一种非接触测量方案。

本发明为了解决技术问题，采用的技术方案是：

本发明的二腔体工件空间嵌入/退出装卸图像自动测控装置，包括高清 晰度工业相机、编码光源、辅助光源、微型工业控制计算机和五维精 密云台，高清晰 度工业相机、编码光源、辅助光源安装在五维精密云台的台面Ｚ形支 撑架上，保证他们能够在五维精密云台上做同样的姿态运动。五维精 密云台是由图像数据处理计算机发出的数据控制做姿态变换运动的， 有较高的精密度。

五维精密云台固定在底座的上部前端，有一定的刚性；高清晰度工业 相机固定在云台台面上的Ｚ形支撑架的上位面上，编码光源固定在五 维精密云台台面上的Ｚ形支撑架的下位面上，辅助光源固定在编码光 源上，微型工业控制计算机固定在底座的上部后端，五维精密云台控 制器固定在微型工业控制计算机上面。

截面大腔体工件和截面小腔体工件的截面都不一定是直径均匀的，且 中心线可能是弯的，但是理论上小的可以进入或退出大的体内，在小 工件进入和退出大工件时，必须按预订的运动轨迹位移。截面大腔体 工件由固定支撑架固定，姿态固定不动。截面小腔体工件固定在移动 载物车的空间多方向和多角度调整平台上，通过调整空间多方向和多 角度调整平台控制截面小腔体工件的姿态调整。控制台通过控制线和 移动载物车相连，控制移动载物车的移动方向以多方向和多角度调整 平台的多维姿态动作调整，便于截面小腔体工件进入或退出移动。

编码光源发出编码光，高清晰度工业相机获取图像后，将图像信息输 入图像数据处理计算机，图像数据处理计算机根据光源信息和图像信 息，判断出被拍摄物体的相对空间姿态并计算出调整数据，据此对承 载截面小腔体工件的空间多方向和多角度调整平台进行精密定量调整 ，最后使截面小腔体工件的截面和高清晰度工业相机的像面坐标成平 行状态。然后再根据像面的对称结构，判断和计算截面小腔体工件的 截面的中心位置，再调整承载截面小腔体工件的空间多方向和多角度 调整平台位置，使截面小腔体工件的截面和高清晰度工业相 机的像面中心重合。这个过程是动态连续进行的，实现两个腔体的安 全装卸过程。

装卸过程开始时，姿态动态自调整图像测控机安放到截面大腔体工件 的一端固定位置（有支架调整和支撑），截面小腔体工件在另一端进 入。启动后，先进行高清晰度工业相机的像面和截面大腔体工件的截 面平行调整和中心线重合调整。截面平行调整的原理是通过截面大腔 体工件的截面标志图像在高清晰度工业相机像面上的投影和图像深度 信息来计算平行的误差角度，然后控制调整五维精密云台；中心线重 合调整是计算截面大腔体工件截面的中心坐标和高清晰度工业相机像 面中心坐标的误差，调节五维精密云台的上下和左右位移实现中心线 重合。这个复位过程完成了进入或退出过程的准备工作。