[发明专利]一种筒体嵌套装配对中的视觉测量引导装置、方法及系统

说明书

本发明公开了一种筒体嵌套装配对中的视觉测量引导装置、方法及系统，涉及光学测量技术领域，该装置包括：多个测量单元和集成化处理器；测量单元用于在满足预设条件时获取目标图像；目标图像为基准筒体的对接端位置与被测筒体的对接端位置的图像；预设条件为多个测量单元分布在基准筒体的外围，且多个测量单元均位于与被测筒体垂直的平面上；平面为基准筒体的对接端的横截面所在的平面；集成化处理器用于基于三角测量法处理多个测量单元获取的目标图像，确定基准筒体的对接端与被测筒体的对接端之间的偏差，并基于偏差输出位姿调节指令；位姿调节指令为移动所述被测筒体的指令。本发明具有非接触、成本低、速度快、精度及自动化程度高等优点。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，特别是涉及一种筒体嵌套装配对中的视觉测量引导装置、方法及系统。

背景技术

筒柱状结构件被广泛地应用在管道工程、冶金、航空航天制造业等行业。筒柱状结构件两端往往需要复杂的连接、装配或密封等工作，特别是特种装备制造行业，筒柱状结构件分段的同轴对接装配工艺直接关系到整体装备的质量。为满足工厂自动化生产线对对接精度和生产效率的需求，急需开发一种引导筒柱状结构件实现高精度同轴对接的技术方法。

在航空航天制造业的总装环节中，现有的装配方法一般有两种：(1)传统的对接装配模式是将待对接的两个舱段分别放置到对接装配架车的托架上，通过人眼观察，手动调节托架高度和舱段角度，使两个舱段对接面上的螺钉、定位销及定位销孔准确配合。这种装配模式需要多人参与，对接效率取决于操作人员的经验和水平。(2)采用激光跟踪仪(LTS)作为测量手段，采用3自由度定位器(3-DOF positioner)或6自由度对称并联机构Stewart平台对工件位姿进行调整，此类方法在一些小型舱段的对接装配时，每次装配均需要重复舱段放置在并联台上、安装靶球、调姿对接、拆卸靶球以及移动舱段的过程。这显然要比人工装配更为繁琐且消耗操作人员的体力。因此，上述技术不适宜在生产流水线上的连续装配。

发明内容

本发明的目的是提供一种筒体嵌套装配对中的视觉测量引导装置、方法及系统，具有非接触、成本低、速度快、精度以及自动化程度高等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

第一方面，本发明实施例提供的一种筒体嵌套装配对中的视觉测量引导装置，包括：多个测量单元和一个集成化处理器；

所述测量单元，用于在满足预设条件时获取目标图像；所述目标图像为基准筒体的对接端位置与被测筒体的对接端位置的图像；所述预设条件为多个所述测量单元分布在所述基准筒体的外围，且多个所述测量单元均位于与所述被测筒体垂直的平面上；所述平面为所述基准筒体的对接端的横截面所在的平面；

所述集成化处理器，用于基于三角测量法处理多个所述测量单元获取的目标图像，确定所述基准筒体的对接端与所述被测筒体的对接端之间的偏差，并基于所述偏差输出位姿调节指令；所述位姿调节指令为移动所述被测筒体的指令。

可选地，所述视觉测量引导装置至少包括3个所述测量单元，且每个所述测量单元均包括图像传感器和光源。

可选地，所述测量单元中的图像传感器为相机；所述测量单元中的光源为线光源；在所述基于三角测量法处理多个所述测量单元获取的目标图像，确定所述基准筒体的对接端与所述被测筒体的对接端之间的偏差方面，所述集成化处理器，用于：

在图像坐标系下，基于所述线光源在所述基准筒体和所述被测圆筒上的像素坐标，计算像素级竖向距离和像素级横向距离；所述像素级竖向距离为在所述图像坐标系下的被测圆筒轴向移动距离，所述像素级横向距离为所述被测圆筒与所述基准圆筒之间的径向高度差；