[发明专利]用于导弹舱段增强现实辅助装配的柔性配合系统及监测方法

说明书

一种用于导弹舱段增强现实辅助装配的柔性配合系统，包括：径向开合机构、垂直升降机构、轴向滑动机构、固定调节机构、标定参照调节机构和多个视觉传感器，径向开合机构控制系统Y轴方向运动，垂直升降机构控制系统Z轴方向运动，调整径向开合机构和垂直升降机构以适应不同直径的导弹舱段，轴向滑动机构控制系统X轴方向运动以调整与导弹舱段的轴向相对位置，视觉传感器设置于固定调节机构上以采集导弹舱段的装配过程要素信息，标定参照调节机构设置于径向开合机构上并随之运动以辅助生成AR装配信息。本发明适用于不同直径导弹舱段的AR辅助装配，通过建立虚实尺度一致的AR辅助装配环境的三维坐标系统，实现精确三维注册，提升装配效率。

技术领域

本发明涉及的是一种导弹舱段装配领域的技术，具体是一种用于导弹舱段增强现实辅助装配的柔性配合系统及监测方法。

背景技术

近年来，增强现实(Augmented Reality，AR)技术得到广泛关注，已被用于工业产品生命周期中。导弹舱段装配具有组件机构复杂、产品技术含量高的特点。现有技术对于导弹对接与零部件装配主要是借助简单的机械设备和人工装配完成，对工人的技术水平和操作经验要求较高。现有公开的舱段工装，通常仅考虑了人工装配的情况，对于舱位装配工作，操作人员需要在多个位置，从多种角度对舱段进行装配操作。因而若采用增强现实技术辅助装配则需要使用多个增强现实跟踪标记和视觉传感器，以保证增强现实辅助装配信息的无缝叠加显示，进而对跟踪标记以及视觉传感器的摆放位置提出较高的要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于导弹舱段增强现实辅助装配的柔性配合系统及监测方法，通过柔性配合系统方便快速的固定视觉传感器和AR跟踪标记，以便于基于AR技术的导弹舱段辅助装配的进行，同时对跟踪标记以及导弹舱段的相对位置参数进行快速、精确标定，实现基于AR跟踪标记的导弹舱段增强现实辅助装配自动初始化，为后续导弹舱段增强现实辅助装配工作提供基础。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于导弹舱段增强现实辅助装配的柔性配合系统，包括：径向开合机构、垂直升降机构、轴向滑动机构、固定调节机构、标定参照调节机构和多个视觉传感器，其中：径向开合机构控制系统Y轴方向运动，垂直升降机构控制系统Z轴方向运动，调整径向开合机构和垂直升降机构以适应不同直径的导弹舱段，轴向滑动机构控制系统X轴方向运动以调整与导弹舱段的轴向相对位置，视觉传感器设置于固定调节机构上以采集导弹舱段的装配过程要素信息，标定参照调节机构设置于径向开合机构上并随之运动以辅助生成AR装配信息。

所述的径向开合机构包括：滚轮支撑架、直线导轨、正反丝杆和伺服电机，其中：伺服电机为正反丝杆提供动能以带动滚轮支撑架在直线导轨上反向滑动。

所述的垂直升降机构包括：垂直丝杆、导柱导套组件和伺服电机，其中：伺服电机为垂直丝杆提供动能并由导柱导套组件导向带动系统垂直运动。

所述的固定调节机构包括：相机夹持架、纵向立杆和水平横杆，其中：相机夹持架设置于水平横杆上并沿水平横杆移动，纵向立杆与水平横杆相互配合。

本发明涉及一种用于导弹舱段增强现实辅助装配的柔性配合系统的监测方法，通过图像采集算法处理舱段截面图像，即对导弹舱段进行CAD建模并提取三维包围盒，获取导弹舱段CAD模型投影，结合采集现场图像并计算获取的标记位姿矩阵并提取DOT-SIG图像特征，再进行图像特征匹配，计算初始偏移矩阵和投影残差，对参数进行优化，最终获取最优偏移矩阵后确定标定相对位置参数，选取多个视觉传感器的视角进行多次标定，获取最优相对位置参数，实现系统与导弹舱段的精确标定。

技术效果

本发明整体解决了现有技术针对现有导弹舱段工装对视觉传感器和AR跟踪标记的固定和标定困难的问题，通过柔性配合系统快速固定视觉传感器和AR跟踪标记，并通过图像特征标定AR跟踪标记和导弹舱段的相对位置关系，实现基于跟踪标记的导弹舱段AR辅助装配的初始化工作。