摘要
飞机大型部件自动化转运装备是飞机总装脉动生产线柔性化装配生产中不可缺少的高端装备。为了提高飞机大型部件的转站精度和运输效率，实现转运装备精准、高效的自动导航功能是重要的前提和基础。本文以浙江大学自主研制的某型飞机移动支撑平台为研究对象，对大型运输装备的视觉导航技术进行了深入研究，并重点研究了飞机移动支撑平台的运动学建模、二维码的图像位置坐标获取以及基于二维码图像信息的支撑平台实际位姿计算等关键技术。本文的主要研究内容和创新点如下： 详细阐述了本文所研究的飞机装配用转运装备的重要意义及其国内外发展现状，并对其核心的视觉导航技术的国内外研究现状作了全面综述，指出了目前研究并未考虑装备尺寸大小的问题。针对该问题，提出了一种基于前后双相机二维码图像的大型装备视觉导航方案，并引出了本文的主要研究内容与框架。 根据飞机移动支撑平台的系统架构与运用场景，设计了本文视觉导航方案的具体实现流程。为了实现站位间的导航运动，构建了所需的坐标系体系，通过抽象飞机移动支撑平台建立了支撑平台的运动学模型，获得了起始站位位姿与导航过程中车轮的偏转角度和行驶路程之间的数学关系。 针对基于前后双相机二维码图像计算飞机移动支撑平台实际位姿的问题，提出了一种二维码的图像位置坐标获取算法，推导了二维码的图像位置坐标与支撑平台位姿之间的数学关系。通过将Canny边缘检测的结果作为Hough直线检测的输入，获得了二维码的图像位置坐标。针对前后双相机二维码图像的不同情况，研究了判断图像中是否有二维码图形的量化标准、由二维码图形不完整的图像估算其位置坐标的方法以及由估算的二维码图像位置坐标调整支撑平台位姿的方法。 最后，为了验证所述导航方案的可行性与有效性，开发了基于所述方案的控制系统软件，并设计与开展了模拟实际工作场景的实验。通过底层PLC程序与工控机控制软件两层架构，实现了一套集运动控制、状态监控、网络通讯以及视觉导航等功能于一体的控制系统软件。导航实验结果表明，飞机移动支撑平台控制系统软件各功能正常，自动导航位姿精确，在站位驻车的位置偏差在10mm以内，角度偏差在0.15°以内。
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