基于结构标靶的目标相对位姿测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115962770A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211340745.3(22)申请日2022.10.29(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人谢志江陆野欧德明陈孙培严政肖兴维向华赵小雨莫梓铭贾浩澜(74)专利代理机构重庆缙云专利代理事务所(特殊普通合伙)50237专利代理师王翔(51)Int.Cl.G01C21/00(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图2页(54)发明名称基于结构标靶的目标相对位姿测量方法(57)摘要本发明公开基于结构标靶的目标相对位姿测量方法，步骤包括：1)搭建基于结构标靶的目标位姿测量装置；2)对主模块(7)和副模块(2)进行对接装配；3)利用2D轮廓仪(3)扫描结构靶标(8)，得到结构靶标(8)上A段、B段、C段每个序列点相对于2D轮廓仪(3)的距离和每一段的宽度，并发送至解算模块(12)；4)根据所测区域的位姿关系求得非合作目标区域的位姿，实现对接针与对接孔的对接装配。本发明引入的误差源少且测量方法简单高效，减少了位姿解算复杂度，缩短了装配对接时间，提高了目标的测量位姿精度。CN115962770ACN115962770A权利要求书1/3页1.基于结构标靶的目标相对位姿测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)搭建所述基于结构标靶的目标位姿测量装置。所述基于结构标靶的目标位姿测量装置包括副模块(2)、2D轮廓仪(3)、第一连接杆(4)、第二连接杆(5)、主模块(7)、结构靶标(8)、辅助安装平台(9)、六自由度调整平台(10)、、解算模块(12)、二维倾角仪(15)、辅助安装标定块(16)；所述测量模块(11)包括二维倾角仪(15)和2D轮廓仪(3)。所述副模块(2)上开设有对接孔(1)；所述主模块(7)上布置有对接针(6)；搭建基于结构标靶的目标位姿测量装置的步骤包括：利用辅助安装标定块(16)将主模块(7)和副模块(2)安装在辅助安装平台(9)上；将第一连接杆(4)的一端连接在副模块(2)上，另一端连接在与副模块(2)对应的六自由度调整平台(10)上；将第二连接杆(5)的一端连接在主模块(7)上，另一端连接在与主模块(7)对应的六自由度调整平台(10)上；将2D轮廓仪(3)安装在第一连接杆(4)上；将结构靶标(8)安装在第二连接杆(5)上；所述结构靶标(8)包括A段、B段和C段，每段包括若干个序列点；2)利用辅助安装平台(9)上的二维倾角仪(15)测得的倾角分量Rx，倾角分量Ry的值调平主模块(7)和副模块(2)；3)对主模块(7)和副模块(2)进行对接装配；4)利用2D轮廓仪(3)扫描结构靶标(8)，得到结构靶标(8)上A段、B段、C段每个序列点相对于2D轮廓仪(3)的距离和每一段的宽度，并发送至解算模块(12)；5)所述解算模块(12)利用B段每个序列点和2D轮廓仪(3)之间的距离拟合出直线Abx+Bbx+Cb＝0，并计算出方向向量与标定的B段方向向量的位置关系；Ab、Bb、Cb为拟合系数；所述方向向量与方向向量的位置关系通过方向向量与方向向量的夹角Rz表征；6)所述解算模块(12)判断夹角Rz＝0是否成立，若是，则进入步骤8)，否则，进入步骤7)；7)所述解算模块(12)根据夹角Rz生成副模块调平信号，并发送至与副模块(2)对应的六自由度调整平台(10)；与副模块(2)对应的六自由度调整平台(10)接收到副模块调平信号后，通过第一连接杆(4)对副模块(2)的倾角进行调整，并返回步骤4)；8)利用2D轮廓仪(3)扫描结构靶标(8)，得到结构靶标(8)上A段、B段、C段每个序列点相对于2D轮廓仪(3)的距离和每一段的宽度，并发送至解算模块(12)；9)所述解算模块(12)根据A段、B段、C段每个序列点相对于2D轮廓仪(3)的距离和每一段的宽度计算出结构靶标(8)相对于2D轮廓仪(3)的相对位姿(dx，dy，dz)；10)根据所测区域的位姿关系求得非合作目标区域的位姿，进而而实现对接针(6)与对接孔(1)的对接装配；所述非合作目标区域包括对接针(6)与对接孔(1)所在区域。2.根据权利要求1所述的基于结构标靶的目标相对位姿测量方法，其特征在于：利用辅助安装平台(9)上的二维倾角仪(15)调平主模块(7)和副模块(2)的步骤包括：2CN115962770A权利要求书2/3页1)利用二维倾角仪(15)分别测量主模块(7)和副模块(2)的倾角，并传输至解算模块(12)；2)所述解算模块(12)判断主模块(7)和副模块(2)的倾角是否均为零，若是，则结束调平，否则，进入步骤3)；3)若主模块(7)的倾角不为零，则解算模块(12)根据主模块(7)的倾角生成主模块调平信