[发明专利]一种视觉引导装配对接装置和方法

说明书

本发明提供一种视觉引导装配对接装置及方法，所述装置包括整体特征点获取模块，用于获取待装配部件的整体特征点；局部特征点获取模块，用于获取待装配部件拟对接部位的局部特征点；解算模块，用于根据所述整体特征点和局部特征点计算出待装配部件在对接过程中每一步的进给量；调姿模块，用于根据所述进给量调整待装配部件的位移。本发明以视觉引导的装配方案替代了依赖人工经验的手动装配，基于视觉逐步迭代，实现了接近反馈控制的效果，大幅提高装配速度和精度。

技术领域

本发明涉及自动化装配线领域，具体地，涉及一种视觉引导装配对接装置和方法。

背景技术

目前在飞机装配领域，存在人工识别、机械定位、激光跟踪仪辅助等多种定位辅助控制方法。其中，人工识别一般与机械定位混合使用，只能依靠人的操作经验，通过手动操作手柄对调姿装置进行操作，控制航空发动机的上下左右前后的移动，没有使用精密的测量仪器对安装过程中产生的数据进行采集，缺少精确的测量与反馈，只能依靠人的目视观察，精度低，可靠性差，且容易磕碰发动机；而激光跟踪仪对关键装配点进行装配检测，只能根据预先定义的标记点提取固定部分的信息，不能根据实际部件结构而考虑到全部零件的布置信息，存在一定的装配干涉风险，且激光跟踪仪价格昂贵，操作要求较高，不能及时满足大部件间对接的要求。

经检索，公开号为CN113093356A的中国发明申请，公开了一种基于机械臂的大型分块光学组件装配方法，采用基于标记点的双目视觉系统对机械臂进行引导，提出了“分步走”逐点逼近的装配方法，通过视觉引导修正误差，提高最终的装配精度。该专利使用双机械臂进行小型工件装配，使用机械臂进行调姿，调姿控制简单，且视觉检测简单。本专利针对飞机发动机、火箭筒段等大部件进行对接装配，且使用与对接装备匹配的并联机构进行调姿控制，适用面更广，应用场景更加贴近工程实际。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种视觉引导装配对接装置和方法。

根据本发明的一个方面，提供一种视觉引导装配对接装置，包括：

整体特征点获取模块，用于获取待装配部件的整体特征点；

局部特征点获取模块，用于获取待装配部件拟对接部位的局部特征点；

解算模块，用于根据所述整体特征点和局部特征点计算出待装配部件在对接过程中每一步的进给量；

调姿模块，用于根据所述进给量调整待装配部件的位移。

优选地，所述整体特征点为待装配部件的完整点云模型数据，所述局部特征点为拟对接部位的局部点云模型数据；所述局部特征点获取模块为点云相机；所述整体特征点获取模块为三维激光扫描仪。

优选地，所述进给量基于所述局部特征点在所述整体特征点上的相对位姿。

优选地，所述解算模块包括点云配准单元、路径规划单元和信息处理单元；所述点云配准单元用于将所述局部点云模型数据与所述完整点云模型数据进行实时配准，以获取待装配部件的相对位姿；所述路径规划单元用于根据所述相对位姿以及最终对接要求的目标位姿解算出下一个进给点的位置；所述信息处理单元用于将所述下一个进给点的位置换算成进给量，并传送至所述调姿模块。

优选地，所述解算模块还包括碰撞检测单元，所述碰撞检测单元用于对所述下一个进给点的位置进行校核，判断待装配部件在该位置点是否与拟对接部件发生碰撞；如碰撞，则所述信息处理单元通知所述路径规划单元重新进行路径规划。

优选地，所述调姿模块包括进给单元和固定单元；所述进给单元用于根据所述进给量将待装配部件移动至目标位姿；所述固定单元用于根据拟对接部件的构型与待装配部件相固定。

根据本发明的第二个方面，提供一种视觉引导装配对接方法，包括：

获取待装配部件的整体特征点和拟对接部位的局部特征点；