飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征點自動采集系統(tǒng)及其采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及采集被采集件的特征點的系統(tǒng)，具體涉及飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征點自動采集系統(tǒng)及米集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)結(jié)構(gòu)件是一種體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且對精度要求較高的機(jī)械結(jié)構(gòu)件，加工完成后需經(jīng)過嚴(yán)格的測試才能投入裝配使用。目前，檢測這些結(jié)構(gòu)件之前的特征點數(shù)據(jù)主要是通過人工采集的，由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件比較復(fù)雜，若人工在進(jìn)行特征點采集時稍存在誤差就會致使檢測非常不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征點自動采集系統(tǒng)及采集方法在基準(zhǔn)位置設(shè)置后就能夠?qū)崿F(xiàn)特征點的自動采集，解決了傳統(tǒng)工人采集特征點誤差大的問題。
[0004]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
第一方面，提供一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征點自動采集系統(tǒng)，其包括:
用于驅(qū)動采集系統(tǒng)沿被采集件做圓周運動的支撐平臺；
圖像采集模塊，用于采集被采集件各個視角的圖像；
處理模塊，與圖像采集模塊連接，提取圖像采集模塊上傳的圖像中被采集件的輪廓特征線，并以圖像中心像素點為原點，將輪廓特征線的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為特征點采集模塊的采集坐標(biāo)；當(dāng)所有特征點采集完成后，將所有特征點融合形成點云數(shù)據(jù)；
特征點采集模塊，與處理模塊連接，用于接收處理模塊發(fā)送的采集坐標(biāo)，根據(jù)采集坐標(biāo)采集被采集件的特征點，并將特征點轉(zhuǎn)換為以特征點采集模塊為中心的空間坐標(biāo)進(jìn)行存儲；
電源模塊，分別與支撐平臺、圖像采集模塊、處理模塊和特征點采集模塊連接。
[0005]第二方面，提供一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征點自動采集方法，其包括以下步驟:
選取被采集件上的任一空間基準(zhǔn)點作為自動采集系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心；
設(shè)置所述圖像采集模塊和特征點采集模塊相對旋轉(zhuǎn)中心的相對位置；
當(dāng)所述采集系統(tǒng)運動至規(guī)劃路線中的設(shè)定位置，控制圖像采集模塊采集被采集件空間基準(zhǔn)點方向的圖像；
提取所述圖像中被采集件的輪廓特征線；
以圖像中心的像素點為原點，根據(jù)圖像采集模塊和特征點采集模塊相對旋轉(zhuǎn)中心的相對位置，將輪廓特征線的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為特征點采集模塊的采集坐標(biāo)；
特征點采集模塊根據(jù)采集坐標(biāo)獲取被采集件的特征點，并將特征點轉(zhuǎn)換為以特征點采集模塊為中心的空間坐標(biāo)；
當(dāng)完成規(guī)劃路線中所有設(shè)定位置的采集后，將所有空間坐標(biāo)進(jìn)行融合形成以被采集件上選取的任一空間基準(zhǔn)點為原點的點云數(shù)據(jù)。
[0006]本發(fā)明的有益效果為:本采集系統(tǒng)在設(shè)置相對空間基準(zhǔn)點的相對位置之后能夠通過圖像采集模塊、處理模塊和特征點采集模塊實現(xiàn)自動化采集被采集件特征點；相對于現(xiàn)有人工采集特征點而言，采集準(zhǔn)確度和效率得到大幅度地提高，大大節(jié)省了人力成本；同時避免了后續(xù)采用特征點進(jìn)行飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的檢測誤差，使飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的檢測更加精準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0007]圖1為飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征點自動采集系統(tǒng)的原理框圖。
[0008]圖2為支撐平臺未安裝驅(qū)動裝置的側(cè)視圖。
[0009]圖3為支撐平臺未安裝驅(qū)動裝置的立體圖。
[0010]圖4為支撐平臺的主視圖。
[0011]圖5為支撐平臺的立體圖。
[0012]圖6為飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征點自動采集方法的流程圖。
[0013]圖7為處理模塊輪廓特征線的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為特征點采集模塊的采集坐標(biāo)的原理圖。
[0014]其中，1、支撐柱；11、支撐臺；12、支撐塊；13、卡槽；2、安裝座；21、第一安裝孔；22、第二安裝孔；23、驅(qū)動輪；3、電源模塊；4、伺服電機(jī)；5、傳輸履帶。
【具體實施方式】
[0015]下面對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實施方式】的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0016]參考圖1，圖1示出了飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征點自動采集系統(tǒng)的原理框圖；如圖1所示，該飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征點自動采集系統(tǒng)包括支撐平臺、圖像采集模塊、出來模塊、特征點采集模塊和給整個采集系統(tǒng)供電的電源模塊3。
[0017]如圖2至圖5所示，支撐平臺包括安裝座2、設(shè)置在安裝座2上用于驅(qū)動采集系統(tǒng)沿被采集件做圓周運動的驅(qū)動裝置和固定安裝在安裝座2上的支撐柱I。圖像采集模塊、處理模塊和特征點采集模塊均安裝在支撐柱I上。
[0018]驅(qū)動裝置包括安裝在安裝座2上的伺服電機(jī)4和至少兩個分別安裝在安裝座2兩側(cè)的驅(qū)動輪23 ;伺服電機(jī)4的動力輸出軸與至少一對鄰近伺服電機(jī)4、安裝在安裝座2兩側(cè)且位于同一軸線上的驅(qū)動輪23連接。
[0019]由于特征點采集系統(tǒng)采集的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件體積比較龐大，驅(qū)動裝置設(shè)置之后，處理模塊可以通過控制驅(qū)動裝置快速移動實現(xiàn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件所有特征點的采集。
[0020]安裝座2設(shè)置伺服電機(jī)4的側(cè)壁上設(shè)置有用于伺服電機(jī)4的動力輸出軸穿過的第一安裝孔21，設(shè)置驅(qū)動輪23的安裝座2側(cè)壁上設(shè)置有與驅(qū)動輪23數(shù)量相匹配的第二安裝孔22，驅(qū)動輪23的安裝軸穿過第二安裝孔22與帶動其旋轉(zhuǎn)的動力輸出軸連接。
[0021]伺服電機(jī)4的動力輸出軸在帶動驅(qū)動輪23進(jìn)行運動時，可以采用以下結(jié)構(gòu)實現(xiàn)動力的傳遞:在動力輸出軸上連接一根蝸桿，在驅(qū)動輪23安裝軸上設(shè)置有一個與所述蝸桿配合的渦輪，動力輸出軸的動力可以通過蝸桿蝸輪配合結(jié)構(gòu)傳遞給安裝在驅(qū)動輪23上的安裝軸，而實現(xiàn)驅(qū)動裝置帶動采集系統(tǒng)沿被采集件做圓周運動。
[0022]如圖5所示，在本發(fā)明的一個實施例中，支撐柱I包括開設(shè)在其柱體上、用于安裝處理模塊的卡槽13，設(shè)置在支撐柱I頂部用于安裝特征點采集模塊的支撐臺11和支撐柱I中部的外表面設(shè)置的向外延伸、且用于安裝圖像采集模塊的支撐塊12。采集系統(tǒng)的電源模塊3由于體積較大，可以直接放置在安裝座2上。
[0023]上述的圖像采集模塊用于采集被采集件各個視角(驅(qū)動裝置帶動圖像采集模塊運動時就能夠?qū)崿F(xiàn)被采集件每個方位的圖像)的圖像；處理模塊，與圖像采集模塊和驅(qū)動裝置連接，提取圖像采集模塊上傳的圖像中被采集件的輪廓特征線，并以圖像中心像素點為原點，將輪廓特征線的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為特征點采集模塊的采集坐標(biāo)；當(dāng)所有特征點采集完成后，將所有特征點融合形成點云數(shù)據(jù)。
[0024]特征點采集模塊，與處理模塊連接，用于接收處理模塊發(fā)送的采集坐標(biāo)，根據(jù)采集坐標(biāo)采集被采集件的特征點，并將特征點轉(zhuǎn)換為以特征點采集模塊為中心的空間坐標(biāo)進(jìn)行存儲；電源模塊3分別與驅(qū)動裝置、圖像采集模塊、處理模塊和特征點采集模塊連接。
[0025]在本發(fā)明的一個實施例中，驅(qū)動輪23包括主動輪和從動輪，鄰近伺服電機(jī)4、安裝在安裝座2兩側(cè)且位于同一軸線上的兩個驅(qū)動輪23為主動輪，其他驅(qū)動輪23為從動輪。伺服電機(jī)4的動力輸出軸與主動輪的安裝軸連接。
[0026]再次參考圖5，為了保證驅(qū)動裝置平穩(wěn)地進(jìn)行移動及快速地驅(qū)動未與伺服電機(jī)4連接的驅(qū)動輪23快速向前移動，驅(qū)動裝置還包括位于安裝座2同一側(cè)的驅(qū)動輪23上套設(shè)的傳輸履帶5。
[0027]為了便于調(diào)整圖像采集模塊和特征點采集模塊對被采集件同一視角的圖像信息的采集，以及后續(xù)將輪廓特征線的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為特征點采集模塊的采集坐標(biāo)，安裝時，使圖像采集模塊和特征點采集模塊的采集端均位于同一側(cè)，且圖像采集模塊的采集端與特征點采集模塊的采集端之間的夾角小于180°。
[0028]為了實現(xiàn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征點的高精度采集，其中的圖像采集模塊為高速攝像機(jī)；特征點采集模塊為全站儀；處理模塊為PowerPC的硬件板卡。
[0029]如圖6所示，該飛機(jī)結(jié)構(gòu)件特征點自動采集方法包括以下步驟:
選取被采集件上的任意空間基準(zhǔn)點作為自動采集系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心；在進(jìn)行空間基準(zhǔn)點的選擇時，理論上被采集件上的任何一點都可以作為空間基準(zhǔn)點，但由于自動采集系統(tǒng)在進(jìn)行圖像采集時需要以空間基準(zhǔn)點為圓心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，若空間基準(zhǔn)點選擇不當(dāng)，自動采集系統(tǒng)就不能以空間基準(zhǔn)點為圓心做圓周運動；
故在選取空間基準(zhǔn)點時應(yīng)滿足以下條件:圖像采集模塊和特征點采集模塊的采集端到空間基準(zhǔn)點的距離必須大于等于圖像采集模塊和特征點采集模塊的采集端到被采集件最遠(yuǎn)輪廓點之間距離的二分之一。
[0030]設(shè)置圖像采集模塊和特征點采集模塊相對旋轉(zhuǎn)中心的相對位置；此處的相對位置為圖像采集模塊相對旋轉(zhuǎn)中心的水平距離R、圖像采集模塊相對旋轉(zhuǎn)中心的縱向俯仰角Θ和