[发明专利]基于双目视觉测量的运载火箭大部段调姿对接方法

说明书

本发明公开了一种基于双目视觉测量的运载火箭大部段调姿对接方法，包括如下步骤：步骤一、建立全局坐标系；步骤二、建立两个对接部段的局部坐标系；步骤三、建立装配坐标系，并分别确定两个局部坐标系与装配坐标系间的转换关系矩阵；步骤四、建立虚拟调姿坐标系；步骤五、确定各调姿控制点在装配坐标系下的控制量。本发明在双目视觉引导自动化装配的基础上提出一系列坐标系标定转化方法，并将视觉测量获得的控制量分配到各运动轴，实现部段对接视觉测量系统的快速标定，从而达到测量及运动控制目的。

技术领域

本发明属于测量控制领域，具体涉及一种基于双目视觉测量的运载火箭大部段调姿对接运动解算方法，应用于运载火箭部段装配的自动化对接。

背景技术

航天运载火箭部段装配对接最初采用人工手动装配的方法，这种装配方式工作环境差，人工劳动强度大，装配效率低，装配工作中受工作人员制约因素较多，不确定性大，因此该装配方式被自动化装配所取代已经成为必然的趋势；现在较成熟的自动化装配方式是采用激光跟踪仪引导实现自动化装配对接，但该装配方式设备投入大，每次装配都需要详细标定，对操作人员素质要求较高。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种基于双目视觉测量的运载火箭大部段调姿对接方法，以期解决如下技术问题：

本发明是为了在视觉测量引导下实现运载火箭部段的快速自动化对接，提出双目视觉测量技术在部段对接中坐标系体系的确定、快速标定、转化以及自动对接时控制量的解析问题；

装配部段对接平面局部坐标系的选择、标定，局部坐标系与全局坐标系之间转换关系的计算方法；

装配坐标系的选择、标定，并选择装配坐标系作为部段对接的目标坐标系，原点作为对接目标点，降低位姿偏转量计算难度；

确定装配坐标系与部段对接局部坐标系间转换关系的计算方法，其转换矩阵所求量即为部段对接时所需要的运动量；

选取调姿平台局部坐标系，对调姿平台托架进行标定，确定调姿平台局部坐标系与全局坐标系间的转换关系；

根据调姿平台局部坐标系提出建立调姿平台虚拟坐标系的计算方法，并求解出调姿平台坐标系与全局坐标系间的转换关系；

根据全局坐标系与装配坐标系间的转换关系、全局坐标系与调姿坐标系间的转换关系，求取装配坐标系与调姿坐标系间的转换关系；

选择调姿控制点，建立部段位姿调整逆解模型，获得调姿坐标系下，各控制轴的运动量情况，实现自动化调姿对接。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于双目视觉测量的运载火箭大部段调姿对接方法，包括如下步骤：

步骤一、建立全局坐标系O_q-X_qY_qZ_q；

步骤二、建立两个对接部段的局部坐标系O₁-X₁Y₁Z₁、O₂-X₂Y₂Z₂；

步骤三、建立装配坐标系O-XYZ，并分别确定两个局部坐标系O₁-X₁Y₁Z₁和O₂-X₂Y₂Z₂与装配坐标系O-XYZ间的转换关系矩阵；

步骤四、建立虚拟调姿坐标系O_t1-X_t1Y_t1Z_t1；

步骤五、确定各调姿控制点在装配坐标系下的控制量。