基于激光轮廓扫描的舱段法兰相对位姿测量方法研究
发布时间：2021-05-25 13:59
为了提高舱段的装配效率和装配质量,舱段的自动化对接装配是必然的趋势。许多国家都在为该目标的实现进行努力和探索,美国则在该方向已经取得领先,有了成熟的舱段自动化对接装配线用于舱段的自动对接装配。自动化对接的前提是两舱段的相对位姿关系可知可表示可处理。因而舱段法兰相对位姿测量是实现自动化对接装配的首要环节。本文就是针对舱段法兰相对位姿测量方法进行研究。本文根据实际工程项目的具体测量工况提出一种新的基于激光轮廓扫描的舱段法兰相对位姿测量方案,该方案将两个激光轮廓仪分别安装在测量转臂两端,安装方向相反,由旋转机构带动测量转臂进而带动两个激光轮廓仪转动并分别扫描左、右对接舱段法兰面一周,获取法兰面测量数据并经过算法处理得到两舱段法兰面相对位姿关系。本文将新的测量方案跟现有的其他两种典型测量方案进行了对比,说明了新方案的优势。建立了新提出的测量方案的相对位姿测量模型并在理论上分析了其测量精度和测量范围。本文对新提出的位姿测量方案的测量数据处理的各个环节进行了研究,设计了针对各环节的数据处理算法。本文详细设计了特征点提取算法、特征圆拟合算法和位姿解算算法的输入、输出和由输入得到输出的处理流程。其中特...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究背景
1.2 课题研究的意义和目的
1.3 国内外研究现状及分析
1.3.1 国内外位姿测量研究现状
1.3.2 国内外圆形拟合算法研究现状
1.3.3 国内外研究现状综述
1.4 本课题主要研究内容
第2章 舱段法兰相对位姿测量方案设计与分析
2.1 引言
2.2 舱段法兰相对位姿测量需求分析
2.3 舱段法兰相对位姿测量方案比较与优选
2.4 舱段法兰相对位姿测量模型建立
2.4.1 舱段法兰相对位姿测量坐标系建立
2.4.2 法兰面测量点坐标变换
2.4.3 舱段法兰相对位姿矩阵解算原理
2.5 舱段法兰相对位姿测量模型测量精度分析
2.6 舱段法兰相对位姿测量模型测量范围分析
2.7 本章小结
第3章 舱段法兰相对位姿测量算法研究
3.1 引言
3.2 舱段法兰面特征点提取算法
3.2.1 螺栓孔边界点提取算法
3.2.2 法兰面内、外边界点提取算法
3.3 舱段法兰面特征圆拟合算法
3.3.1 基于球体几何特性的特征圆拟合算法
3.3.2 基于一阶距优化的特征圆拟合算法
3.4 舱段法兰相对位姿解算算法
3.5 本章小结
第4章 舱段法兰相对位姿测量系统搭建与实验验证
4.1 引言
4.2 测量系统测量装置机械结构设计
4.3 测量系统硬件系统搭建
4.4 测量系统软件设计
4.4.1 测量系统软件架构设计
4.4.2 激光轮廓仪数据采集程序设计
4.4.3 步进电机运动控制程序设计
4.4.4 激光轮廓仪数据处理程序设计
4.5 舱段法兰相对位姿测量实验验证
4.5.1 舱段法兰理论相对位姿计算
4.5.2 舱段法兰相对位姿测量实验及误差分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于形态学梯度的激光扫描点云特征提取方法[J]. 邓博文,王召巴,金永,陈友兴,吴其洲,李海洋. 激光与光电子学进展. 2018(05)
[2]基于激光成像雷达的未知目标相对位姿估计算法[J]. 宋亮,李志,马兴瑞. 系统仿真学报. 2017(05)
[3]基于最小方差迭代圆拟合的立木胸径提取算法研究[J]. 樊丽,刘晋浩,王建利. 西北林学院学报. 2016(03)
[4]最小二乘法和迭代法圆曲线拟合[J]. 陈明晶,方源敏,陈杰. 测绘科学. 2016(01)
[5]大型筒体-端框对接装配位姿计算与调整研究[J]. 王永青,李猛,刘海波,李亚鹏. 航天制造技术. 2015(02)
[6]基于聚类方法的圆拟合算法[J]. 李渊,乔兵,陆宇平. 计算机应用. 2013(S2)
[7]非合作大目标位姿测量的线结构光视觉方法[J]. 高学海,梁斌,潘乐,徐文福. 宇航学报. 2012(06)
[8]现代飞机数字化柔性装配生产线[J]. 袁立. 航空科学技术. 2011(05)
[9]工程测量中空间圆的拟合方法研究[J]. 张晶,黄琴,兰红军,孙小东,杨勇. 计量与测试技术. 2011(09)
[10]基于空间向量的空间圆形拟合检测新方法[J]. 潘国荣,李怀锋. 大地测量与地球动力学. 2010(04)
硕士论文
[1]基于激光测距的舱段法兰相对位姿检测方法研究[D]. 郝宇宙.哈尔滨工业大学 2016
[2]大型运载火箭自动对接技术研究[D]. 周丽华.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3205462
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究背景
1.2 课题研究的意义和目的
1.3 国内外研究现状及分析
1.3.1 国内外位姿测量研究现状
1.3.2 国内外圆形拟合算法研究现状
1.3.3 国内外研究现状综述
1.4 本课题主要研究内容
第2章 舱段法兰相对位姿测量方案设计与分析
2.1 引言
2.2 舱段法兰相对位姿测量需求分析
2.3 舱段法兰相对位姿测量方案比较与优选
2.4 舱段法兰相对位姿测量模型建立
2.4.1 舱段法兰相对位姿测量坐标系建立
2.4.2 法兰面测量点坐标变换
2.4.3 舱段法兰相对位姿矩阵解算原理
2.5 舱段法兰相对位姿测量模型测量精度分析
2.6 舱段法兰相对位姿测量模型测量范围分析
2.7 本章小结
第3章 舱段法兰相对位姿测量算法研究
3.1 引言
3.2 舱段法兰面特征点提取算法
3.2.1 螺栓孔边界点提取算法
3.2.2 法兰面内、外边界点提取算法
3.3 舱段法兰面特征圆拟合算法
3.3.1 基于球体几何特性的特征圆拟合算法
3.3.2 基于一阶距优化的特征圆拟合算法
3.4 舱段法兰相对位姿解算算法
3.5 本章小结
第4章 舱段法兰相对位姿测量系统搭建与实验验证
4.1 引言
4.2 测量系统测量装置机械结构设计
4.3 测量系统硬件系统搭建
4.4 测量系统软件设计
4.4.1 测量系统软件架构设计
4.4.2 激光轮廓仪数据采集程序设计
4.4.3 步进电机运动控制程序设计
4.4.4 激光轮廓仪数据处理程序设计
4.5 舱段法兰相对位姿测量实验验证
4.5.1 舱段法兰理论相对位姿计算
4.5.2 舱段法兰相对位姿测量实验及误差分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于形态学梯度的激光扫描点云特征提取方法[J]. 邓博文,王召巴,金永,陈友兴,吴其洲,李海洋. 激光与光电子学进展. 2018(05)
[2]基于激光成像雷达的未知目标相对位姿估计算法[J]. 宋亮,李志,马兴瑞. 系统仿真学报. 2017(05)
[3]基于最小方差迭代圆拟合的立木胸径提取算法研究[J]. 樊丽,刘晋浩,王建利. 西北林学院学报. 2016(03)
[4]最小二乘法和迭代法圆曲线拟合[J]. 陈明晶,方源敏,陈杰. 测绘科学. 2016(01)
[5]大型筒体-端框对接装配位姿计算与调整研究[J]. 王永青,李猛,刘海波,李亚鹏. 航天制造技术. 2015(02)
[6]基于聚类方法的圆拟合算法[J]. 李渊,乔兵,陆宇平. 计算机应用. 2013(S2)
[7]非合作大目标位姿测量的线结构光视觉方法[J]. 高学海,梁斌,潘乐,徐文福. 宇航学报. 2012(06)
[8]现代飞机数字化柔性装配生产线[J]. 袁立. 航空科学技术. 2011(05)
[9]工程测量中空间圆的拟合方法研究[J]. 张晶,黄琴,兰红军,孙小东,杨勇. 计量与测试技术. 2011(09)
[10]基于空间向量的空间圆形拟合检测新方法[J]. 潘国荣,李怀锋. 大地测量与地球动力学. 2010(04)
硕士论文
[1]基于激光测距的舱段法兰相对位姿检测方法研究[D]. 郝宇宙.哈尔滨工业大学 2016
[2]大型运载火箭自动对接技术研究[D]. 周丽华.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3205462
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