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空间最优投影平面的斜口圆截面管路端头位姿测量

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船舶、飞机等发动机为减小体积,采用斜口管路焊接代替弯头连接,管路系统中端头位姿是焊接对齐的前提.针对斜口管路端头位姿的高效高精度测量难题,提出了一种通过重建管路轴线以及管路端面进行端头位姿精确测量的方法.通过获取种子圆柱并设计非线性寻优算法提高圆柱拟合精度,通过高精度种子圆柱扩散重建得到管路轴线.通过双曲率阈值搜索方法对管路边缘进行搜索,得到管路端面边缘点整像素坐标.通过对端面提取得到的整像素坐标进行椭圆拟合结合射线求交方法求解端面边缘亚像素坐标,从而避免插值方法计算亚像素坐标受环境光源影响大的问题.最后,使用逐点最小二乘法重建空间投影平面并在平面上得到残差最小空间椭圆,空间椭圆中心即为管路端点,该投影平面即为端面所在平面,实现了对端头位姿的精确测量.实验结果表明,该方法的测量精度达到0.05 mm,角度测量误差小于0.1°,基本满足斜口管路端头的位姿测量精度要求,对管路的装配具有良好的指导意义.
Accurate measurement of end position of inclined pipe with optimal projection plane of space

spatial projection planepipelineendpoint pose measurementend face reconstruction

尚国威、梁晋、李磊刚、牌文延、赵贵中

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西安交通大学机械工程学院机械制造系统工程国家重点实验室,陕西西安 710049

新拓三维技术(深圳)有限公司创新实验室, 广东深圳 518060

空间投影平面 管路 端头位姿测量 端面重建

国家自然科学基金国家重点研发计划

522755432022YFB4601802

2024

10.37188/OPE.20243201.0095

光学精密工程
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会

光学精密工程

CSTPCD北大核心
影响因子：2.059
ISSN：1004-924X
年,卷(期)：2024.32(1)
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