一种空间精密位姿对准方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111550480A(43)申请公布日2020.08.18(21)申请号202010353110.1(22)申请日2020.04.29(71)申请人四川大学地址610065四川省成都市武侯区一环路南一段24号(72)发明人许斌辛若铭林思建徐帆颖马江龙(74)专利代理机构成都虹盛汇泉专利代理有限公司51268代理人钟玉巧(51)Int.Cl.F16B11/00(2006.01)G01B11/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种空间精密位姿对准方法(57)摘要本发明公开了一种空间精密位姿对准方法，将所识别的贴合材料与被贴材料的特征形貌进行空间上的位姿匹配，具体为根据同轴光源下贴合材料与被贴材料的图像光学成像机理得到边界成像过渡区，然后选取过渡区合适边界，识别亚像素级别的贴合材料与被贴合材料整体特征轮廓并划分对比区域，针对对比区域特征形貌进行分类，匹配贴合材料与被贴材料对比区域，得到同坐标系下两种材料空间位姿差异数据，即是两种材料在空间中XY方向的实际差值和在θ方向的旋转角度差值；该方法针对人工对准精度难以保证，导致贴合不准确的问题，其能够解决人工对准精度难以保证，贴合不准确的问题。CN111550480ACN111550480A权利要求书1/2页1.一种空间精密位姿对准方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、使用标准球介于贴合材料与被贴合材料之间，上视觉检测单元安装在贴合材料处，下视觉检测单元安装在被贴合材料处，被贴合材料装载于精密电动位移平台；S2、对上视觉检测单元和下检测单元进行立体空间标定；S21、调整上视觉检测单元和下视觉检测单元并对准标准球清洗成像；S22、通过光学标定板分别测得上、下视觉检测单元的像距；S23、利用精密电动位移平台调节下视觉检测单元向某方向位移一段确定的距离，使上、下视觉检测单元具有共同视野；S24、放置标准球使上、下视觉检测单元获取标准球的图像，最后解算上、下视觉检测单元两个方向的空间位姿差异；S3、对贴合材料表面和被贴合材料表面进行特征形貌识别，通过直线方程的斜率得到旋转角度，通过选取中心点并对比重合得到平移量；S4、通过空间位姿差异、旋转量和平移量，对贴合材料和被贴合材料进行参数修正。2.根据权利要求1所述的空间精密位姿对准方法，其特征在于，所述步骤S24中，解算上视觉检测单元或下视觉检测单元的空间位姿差异，先通过像距、CCD尺寸参数、像素数和标准球半径求得标准球与成像面的距离，再根据三角关系求得标准球的两侧切线角度，根据相似关系和三角形关系，最后得到实物点与标准球在X方向的位姿差值，同理求得标准球在Y方向的位姿差值。3.根据权利要求2所述的空间精密位姿对准方法，其特征在于，所述步骤S24中，解算上视觉检测单元和下视觉检测单元的顺序可互换，解算实物点与标准球在X方向的位姿差值和在Y方向的位姿差值的顺序可互换。4.根据权利要求3所述的空间精密位姿对准方法，其特征在于，所述步骤S24中，根据三角关系求解标准球在成像面的两端点，该两端点所在标准球切面与成像面之间的夹角α和β：其中，h1为成像面与上或下视觉检测单元，x1为标准球在成像面的一端点横坐标；其中，h1为成像面与上或下视觉检测单元，x2为标准球在成像面的另一端点横坐标。5.根据权利要求4所述的空间精密位姿对准方法，其特征在于，所述步骤S24中，根据相似关系和三角形关系，求解上或下视觉检测单元分别与成像面上标准球的两端点的延长线与标准球中心所在面的两交点，距标准球中心的距离l1和l2：其中，r为标准球的半径，h1为成像面与上或下视觉检测单元，x1为标准球在成像面的一端点横坐标；2CN111550480A权利要求书2/2页其中，r为标准球的半径，h1为成像面与上或下视觉检测单元，x2为标准球在成像面的另一端点横坐标。6.根据权利要求5所述的空间精密位姿对准方法，其特征在于，所述步骤S24中，求解标准球在X方向的位姿差值，通过计算标准球中心的横坐标L2：其中，x1为标准球在成像面的一端点横坐标，x2为标准球在成像面的另一端点横坐标，l1和l2为上或下视觉检测单元分别与成像面上标准球的两端点的延长线与标准球中心所在面的两交点，分别距标准球中心的距离。7.根据权利要求1所述的空间精密位姿对准方法，其特征在于，所述步骤S3包括：S31、将贴合材料表面和被贴合材料表面分别在同轴光源下进行光学成像，得到光学成像的图像，在图像中选取过渡区；S32、识别亚像素级别的材料整体特征轮廓，并划分对比区域；S33、根据对比区域的特征形貌进行分类，匹配贴合材料与被贴合材料的对比区域，得到同坐标系下的旋转角度和平移量。8.根据权利要求7所述的空间精密位姿对准方法，其