一种弱刚性蒙皮锪窝孔深度测量方法、装置、设备及介质与流程

1.本技术涉及飞机锪窝孔深度测量技术领域，尤其涉及一种弱刚性蒙皮锪窝孔深度测量方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.飞机的隐身效果和复杂外形设计对飞机蒙皮表面质量提出了更严格的要求。飞机蒙皮结构复杂，在不同区域的叠层厚度差异较大，具有典型的弱刚性特点。目前飞机蒙皮与结构梁主要通过沉头铆钉进行紧固连接，其锪窝孔的深度偏差会直接导致铆钉的凸起或凹陷，成为影响飞机整体外形和隐身特性的重要因素。
3.随着自动化、数字化技术发展，飞机蒙皮的锪窝加工过程逐步从手工向数字化锪窝转变，提高了锪窝孔的定位精度，而目前利用计算机视觉进行壁板锪窝孔在线测量的技术，针对曲率变化大的这类复杂蒙皮又存在测量不准、精度低的问题。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种弱刚性蒙皮锪窝孔深度测量方法、装置、设备及介质，旨在解决现有锪窝孔测量方法针对曲率变化大的复杂蒙皮存在测量精度低的技术问题。
5.为实现上述目的，本技术提供一种弱刚性蒙皮锪窝孔深度测量方法，包括以下步骤：
6.利用调整好的第一双目相机获取第1张图像；其中，第1张图像为直钻孔图像；
7.根据第1张图像，获得直钻孔的真实直径d0；
8.利用调整好的第二双目相机获取第2张至第n 1张图像；其中，第2张至第n 1张图像均为锪窝孔图像，n为所述第二双目相机的图像采集次数，所述第二双目相机中心轴线与锪窝刀具的轴矢量在同一平面a；
9.根据第2张至第n 1张图像，获得锪窝孔锥面高度l＝{l1,l2,
…
,ln}，并获得直钻孔投影椭圆与所述平面a第一个交点到第二个交点的直线长度b＝{b1,b2,
…
,bn}；
10.根据真实直径d0与直线长度b之间的映射关系，以及锥面高度l，获得锪窝孔深度h＝{h1,h2,
…
,hn}，以锪窝孔深度h的最小值作为有效的锪窝孔深度。
11.可选地，所述利用调整好的第二双目相机获取第2张至第n 1张图像，包括：
12.根据锪窝刀具的轴矢量调整第二双目相机位置，使得第二双目相机中心轴线与锪窝刀具的轴矢量在同一平面a；
13.在所述平面a内调整第二双目相机位置，使得第二双目相机中心轴线与锪窝刀具的轴矢量的夹角为90
°‑
0.5α；其中，α为锪窝刀具的窝角；
14.利用第二双目相机在当前位置获取第2张图像；
15.设定图像采集次数n；
16.使第二双目相机绕着锪窝刀具的轴矢量旋转一周，旋转时每隔360
°
/n获取1张图
像，一共获取n-1张图像，即获得第n 1张图像。
17.可选地，所述根据直径d0与直线长度b之间的映射关系，所述映射关系的表达式为：
18.d0:[bi/cos(90
°‑
0.5α)]＝hi:[li*sin(0.5α)]；
[0019]
式中，i＝1,2,3,
…
,n。
[0020]
可选地，所述利用调整好的第一双目相机获取第1张图像的步骤中，调整所述第一双目相机时包括以下步骤：
[0021]
根据锪窝孔位置坐标，使所述第一双目相机沿着锪窝刀具的轴矢量平行的方向移动至距离锪窝孔位置坐标对应距离的空间位置；
[0022]
通过所述空间位置与所述锪窝孔位置坐标之间的直线距离得到直钻孔标准直径的缩放系数β。
[0023]
可选地，所述根据第1张图像，获得直钻孔的真实直径d0，包括：
[0024]
获取第1张图像上直钻孔的标准直径d0；
[0025]
通过所述标准直径d0和所述缩放系数β获得直钻孔的真实直径d0，真实直径d0的表达式为：
[0026]
d0＝d0*β。
[0027]
可选地，所述利用调整好的第一双目相机获取第1张图像的步骤之前，还包括以下步骤：
[0028]
调整第一双目相机位置，使得所述第一双目相机中心轴线与锪窝刀具的轴矢量平行；
[0029]
校验所述第一双目相机中心轴线与锪窝刀具的轴矢量是否平行，若是，则进入下一步骤，若否，则返回至所述调整第一双目相机位置，使得第一双目相机中心轴线与锪窝刀具的轴矢量平行的步骤。
[0030]
可选地，所述根据真实直径d0与直线长度b之间的映射关系，以及锥面高度l，获得锪窝孔深度h＝{h1,h2,
…
,hn}，以锪窝孔深度h的最小值作为有效的锪窝孔深度的步骤之后，还包括以下步骤：
[0031]
判断有效的锪窝孔深度是否在有效值范围内，若否，则报警提示。
[0032]
一种弱刚性蒙皮锪窝孔深度测量装置，包括：
[0033]
直钻孔图像获取模块，用于利用调整好的第一双目相机获取第1张图像；其中，第1张图像为直钻孔图像；
[0034]
直钻孔图像识别模块，用于根据第1张图像，获得直钻孔的真实直径d0；
[0035]
锪窝孔图像获取模块，用于利用调整好的第二双目相机获取第2张至第n 1张图像；其中，第2张至第n 1张图像均为锪窝孔图像，n为所述第二双目相机的图像采集次数，所述第二双目相机中心轴线与锪窝刀具的轴矢量在同一平面a；
[0036]
锪窝孔图像识别模块，用于根据第2张至第n 1张图像，获得锪窝孔锥面高度l＝{l1,l2,
…
,ln}，并获得直钻孔投影椭圆与所述平面a第一个交点到第二个交点的直线长度b＝{b1,b2,
…
,bn}，根据真实直径d0与直线长度b之间的映射关系，以及锥面高度l，获得锪窝孔深度h＝{h1,h2,
…
,hn}，以锪窝孔深度h的最小值作为有效的锪窝孔深度。
[0037]
一种计算机设备，该计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算
机程序，所述处理器执行所述计算机程序，实现上述的方法。
[0038]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序，实现上述的方法。
[0039]
本技术所能实现的有益效果如下：
[0040]
本技术的方法可利用双目相机的图像识别技术来进行弱刚性复杂蒙皮锪窝孔深度在线测量，图像采集次数n对最终获得锪窝孔深度测量结果有决定性影响，其取值越大，锪窝孔深度测量结果越接近真实值，因此通过设定图像采集次数n可有效解决锪窝孔位置坐标处法矢量与锪窝刀具中心轴线有夹角导致锪窝孔深度测量不准的问题，同时锪窝孔锥面高度l＝{l1,l2,
…
,ln}中的集合l1,l2,
…
,ln的值可能相同，说明复杂蒙皮曲率不变、锪窝孔位置坐标处法矢量与锪窝刀具中心轴线无夹角，集合中l1,l2,
…
,ln的值可能不同，说明复杂蒙皮曲率有变化或者锪窝孔位置坐标处法矢量与锪窝刀具中心轴线有夹角，或者两种情况都存在，而根据直径d0与直线长度b之间的映射关系，利用锥面高度l获得锪窝孔深度h＝{h1,h2,
…
,hn}，以锪窝孔深度h的最小值作为实测的锪窝孔深度，即可满足公差要求，整个蒙皮与结构梁的紧固连接才能满足整体外形要求和隐身特性，从而有效解决这两种情况导致的锪窝孔深度测量不准的问题，可满足针对曲率变化大的复杂蒙皮具有测量精度高的需求，通用性好。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0042]
图1为本技术的实施例中一种弱刚性蒙皮锪窝孔深度测量方法的流程示意图；
[0043]
图2为本技术实施例的整体流程示意图；
[0044]
图3为弱刚性复杂蒙皮锪窝孔深度测量原理示意图；
[0045]
图4为本技术的实施例中一种弱刚性蒙皮锪窝孔深度测量装置的结构示意图。
[0046]
附图标记：
[0047]
110-第一双目相机，120-第二双目相机，130-锪窝刀具，140-弱刚性复杂蒙皮局部，150-直钻孔投影椭圆与平面a的第一个交点，160-直钻孔投影椭圆与平面a的第二个交点，170-第二双目相机的中心轴线与锪窝孔锥面和平面a相交线中最长的那一条直线。
[0048]
本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0049]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0050]
需要说明的是，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0051]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0052]
另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
[0053]
实施例1
[0054]
参照图1-图3，本实施例提供一种弱刚性蒙皮锪窝孔深度测量方法，包括以下步骤：
[0055]
利用调整好的第一双目相机110获取第1张图像；其中，第1张图像为直钻孔图像；
[0056]
根据第1张图像，获得直钻孔的真实直径d0；
[0057]
利用调整好的第二双目相机120获取第2张至第n 1张图像；其中，第2张至第n 1张图像均为锪窝孔图像，n为所述第二双目相机120的图像采集次数，所述第二双目相机120中心轴线与锪窝刀具130的轴矢量在同一平面a；
[0058]
根据第2张至第n 1张图像，获得锪窝孔锥面高度l＝{l1,l2,
…
,ln}，并获得直钻孔投影椭圆与所述平面a第一个交点到第二个交点的直线长度b＝{b1,b2,
…
,bn}；
[0059]
根据真实直径d0与直线长度b之间的映射关系，以及锥面高度l，获得锪窝孔深度h＝{h1,h2,
…
,hn}，以锪窝孔深度h的最小值作为有效的锪窝孔深度。
[0060]
现有技术中，锪窝孔深度的测量大部分还是采用窝量规进行停机离线测量，导致在数字化锪窝稳定性控制手段欠缺的情况下数字化锪窝目前只能实现精准定位，还无法实现一次性终窝，随着新一代信息技术发展和飞机等复杂航空装备快速研制与高效交付需求，如何实现弱刚性复杂蒙皮数字化锪窝时非接触、高准确地实时在线进行锪窝孔深度测量，是弱刚性复杂蒙皮锪孔窝深测量技术领域急需解决的问题，目前也有利用计算机视觉技术进行壁板锪窝孔在线测量的新技术，但这类技术由于锪窝孔图像采集不够全面和相机配置不合理的原因，不能完全解决复杂蒙皮曲率变化大、锪窝孔位置坐标处法矢量与锪窝刀具中心轴线有夹角导致锪窝孔深度在线测量不准的问题。
[0061]
因此，在本实施例中，利用双目相机的图像识别技术来进行弱刚性复杂蒙皮锪窝孔深度在线测量，图像采集次数n对最终获得锪窝孔深度测量结果有决定性影响，其取值越大，锪窝孔深度测量结果越接近真实值，因此通过设定图像采集次数n可有效解决锪窝孔位置坐标处法矢量与锪窝刀具中心轴线有夹角导致锪窝孔深度测量不准的问题，同时锪窝孔锥面高度l＝{l1,l2,
…
,ln}中的集合l1,l2,
…
,ln的值可能相同，说明复杂蒙皮曲率不变、锪窝孔位置坐标处法矢量与锪窝刀具中心轴线无夹角，集合中l1,l2,
…
,ln的值可能不同，说明复杂蒙皮曲率有变化或者锪窝孔位置坐标处法矢量与锪窝刀具中心轴线有夹角，或者两
种情况都存在，而根据直径d0与直线长度b之间的映射关系，利用锥面高度l获得锪窝孔深度h＝{h1,h2,
…
,hn}，这里以锪窝孔深度h的最小值作为实测的锪窝孔深度，其直接影响是沉头铆钉凸起或凹陷，因此只有h中的最小值满足公差要求，整个蒙皮与结构梁的紧固连接才能满足整体外形要求和隐身特性，从而有效解决这两种情况导致的锪窝孔深度测量不准的问题，另外如果出现蒙皮曲率变化、锪窝孔位置坐标处法矢量与锪窝刀具中心轴线有夹角等情况，由于锪窝孔深度等于h中的最小值，可以直接把这些情况导致的异常锪窝孔深度值进行排除，可满足针对曲率变化大的复杂蒙皮具有测量精度高的需求，通用性好。
[0062]
需要说明的是，图像采集次数n可以结合锪窝加工设备精度、试验验证结果来进行确定。如图3所示，通过第一双目相机110和第二双目相机120在弱刚性复杂蒙皮局部140进行测量时，可获得直钻孔投影椭圆与平面a的第一个交点150以及直钻孔投影椭圆与平面a的第二个交点160。
[0063]
作为一种可选的实施方式，所述利用调整好的第二双目相机120获取第2张至第n 1张图像，包括：
[0064]
根据锪窝刀具130的轴矢量调整第二双目相机120位置，使得第二双目相机120中心轴线与锪窝刀具的轴矢量在同一平面a；
[0065]
在所述平面a内调整第二双目相机120位置，使得第二双目相机120中心轴线与锪窝刀具130的轴矢量的夹角为90
°‑
0.5α；其中，α为锪窝刀具130的窝角；
[0066]
利用第二双目相机120在当前位置获取第2张图像；
[0067]
设定图像采集次数n；
[0068]
使第二双目相机120绕着锪窝刀具130的轴矢量旋转一周，旋转时每隔360
°
/n获取1张图像，一共获取n-1张图像，即获得第n 1张图像。
[0069]
在本实施方式中，通过调整第二双目相机120位置，使得第二双目相机120中心轴线与锪窝刀具130的轴矢量的夹角为90
°‑
0.5α后，是为了让第二双目相机的中心轴线与锪窝孔锥面和平面a相交线中最长的那一条直线170垂直，便于获得锥面的高度，然后在此位置通过第二双目相机120获取第2张至第n 1张图像，获取时绕锪窝刀具130的轴矢量旋转一周，从而全方位地充分获取锪窝孔图像，锪窝孔图像采集全面，相机配置合理，从而可实现对复杂蒙皮曲率变化大、锪窝孔位置坐标处法矢量与锪窝刀具中心轴线有夹角的锪窝孔深度在线测量准确度高，满足这类复杂蒙皮锪窝孔深度的高精度测量需求。
[0070]
需要说明的是，第二双目相机120一共获取n-1张图像后，再加上前面的2张图像，即获得第n 1张图像。
[0071]
作为一种可选的实施方式，所述根据直径d0与直线长度b之间的映射关系，所述映射关系的表达式为：
[0072]
d0:[bi/cos(90
°‑
0.5α)]＝hi:[li*sin(0.5α)]；
[0073]
式中，i＝1,2,3,
…
,n。
[0074]
在本实施方式中，通过直径d0与直线长度b之间的映射关系的表达式，可计算得到锪窝孔深度h＝{h1,h2,
…
,hn}，对应明确，数据准确可靠。
[0075]
作为一种可选的实施方式，所述利用调整好的第一双目相机110获取第1张图像的步骤中，调整所述第一双目相机110时包括以下步骤：
[0076]
根据锪窝孔位置坐标，使所述第一双目相机110沿着锪窝刀具130的轴矢量平行的
方向移动至距离锪窝孔位置坐标对应距离的空间位置；
[0077]
通过所述空间位置与所述锪窝孔位置坐标之间的直线距离得到直钻孔标准直径的缩放系数β。
[0078]
在本实施方式中，通过调整第一双目相机110到设定位置(即所述空间位置)后，从而便于获得缩放系数β，以便通过缩放系数β来计算得出直钻孔的真实直径d0。
[0079]
作为一种可选的实施方式，所述根据第1张图像，获得直钻孔的真实直径d0，包括：
[0080]
获取第1张图像上直钻孔的标准直径d0；
[0081]
通过所述标准直径d0和所述缩放系数β获得直钻孔的真实直径d0，真实直径d0的表达式为：
[0082]
d0＝d0*β。
[0083]
在本实施方式中，在获得直钻孔的标准直径d0，即可结合缩放系数β来计算得出直钻孔的真实直径d0。
[0084]
作为一种可选的实施方式，所述利用调整好的第一双目相机110获取第1张图像的步骤之前，还包括以下步骤：
[0085]
调整第一双目相机110位置，使得所述第一双目相机110中心轴线与锪窝刀具130的轴矢量平行；
[0086]
校验所述第一双目相机110中心轴线与锪窝刀具130的轴矢量是否平行，若是，则进入下一步骤，若否，则返回至所述调整第一双目相机110位置，使得第一双目相机110中心轴线与锪窝刀具130的轴矢量平行的步骤。
[0087]
在本实施方式中，在第一双目相机110获取第1张图像之前，需要对第一双目相机110进行调整并进行校验，直到第一双目相机110中心轴线与锪窝刀具130的轴矢量平行，以保证第一双目相机110获得准确的第1张图像。
[0088]
需要说明的是，校验所述第一双目相机110中心轴线与锪窝刀具130的轴矢量是否平行的步骤执行的前提是当前锪窝孔的锪窝加工过程已完成，且锪窝刀具130沿着锪窝刀具130轴矢量平行移动离开锪窝孔，与锪窝孔位置坐标具有一定距离，该距离通过锪窝加工程序进行设定。
[0089]
作为一种可选的实施方式，所述根据真实直径d0与直线长度b之间的映射关系，以及锥面高度l，获得锪窝孔深度h＝{h1,h2,
…
,hn}，以锪窝孔深度h的最小值作为有效的锪窝孔深度的步骤之后，还包括以下步骤：
[0090]
判断有效的锪窝孔深度是否在有效值范围内，若否，则报警提示。
[0091]
在本实施方式中，最后还对锪窝孔深度进行检测判断是否在有效值范围内，若不在，可通过报警提示，可直观获得测量结果，便于智能管控。
[0092]
实施例2
[0093]
参照图3-图4，本实施例提供一种弱刚性蒙皮锪窝孔深度测量装置，包括：
[0094]
直钻孔图像获取模块，用于利用调整好的第一双目相机110获取第1张图像；其中，第1张图像为直钻孔图像；
[0095]
直钻孔图像识别模块，用于根据第1张图像，获得直钻孔的真实直径d0；
[0096]
锪窝孔图像获取模块，用于利用调整好的第二双目相机120获取第2张至第n 1张图像；其中，第2张至第n 1张图像均为锪窝孔图像，n为所述第二双目相机120的图像采集次
数，所述第二双目相机120中心轴线与锪窝刀具的轴矢量在同一平面a；
[0097]
锪窝孔图像识别模块，用于根据第2张至第n 1张图像，获得锪窝孔锥面高度l＝{l1,l2,
…
,ln}，并获得直钻孔投影椭圆与所述平面a第一个交点到第二个交点的直线长度b＝{b1,b2,
…
,bn}，根据真实直径d0与直线长度b之间的映射关系，以及锥面高度l，获得锪窝孔深度h＝{h1,h2,
…
,hn}，以锪窝孔深度h的最小值作为有效的锪窝孔深度。
[0098]
在本实施例中，通过直钻孔图像获取模块获取第一张直钻孔图像，然后通过直钻孔图像识别模块利用图像识别技术对第1张图像进行识别，以计算得出直钻孔的真实直径d0，然后通过锪窝孔图像获取模块获取锪窝孔的第2张至第n 1张图像，最后通过锪窝孔图像识别模块对第2张至第n 1张图像进行识别计算获得锪窝孔深度h＝{h1,h2,
…
,hn}，以锪窝孔深度h的最小值作为有效的锪窝孔深度，其直接影响是沉头铆钉凸起或凹陷，因此只有h中的最小值满足公差要求，整个蒙皮与结构梁的紧固连接才能满足整体外形要求和隐身特性，从而有效解决这两种情况导致的锪窝孔深度测量不准的问题，另外如果出现蒙皮曲率变化、锪窝孔位置坐标处法矢量与锪窝刀具中心轴线有夹角等情况，由于锪窝孔深度等于h中的最小值，可以直接把这些情况导致的异常锪窝孔深度值进行排除，可满足针对曲率变化大的复杂蒙皮具有测量精度高的需求。
[0099]
作为一种可选的实施方式，测量装置还包括：
[0100]
数据存储模块，用于存储计算过程中的数据和计算结果，包括锪窝孔深度有效值范围、第1张图像上直钻孔的直径d0、缩放系数β、直钻孔的真实直径d0、锪窝刀具的窝角α、第2张至第n 1张图像锪窝孔锥面高度l＝{l1,l2,
…
,ln}、第2张至第n 1张图像直钻孔投影椭圆与平面a第一个交点到第二个交点的直线长度b＝{b1,b2,
…
,bn}、第2张至第n 1张图像锪窝孔深度h＝{h1,h2,
…
,hn}和当前锪窝孔深度h，以及所有锪窝孔的上述计算过程数据和计算结果。
[0101]
数据显示模块，用于通过显示器显示锪窝孔深度数值。
[0102]
报警器，用于判断锪窝孔深度h是否在有效值范围内，如果不在，则报警提示。
[0103]
实施例3
[0104]
本实施例提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，实现实施例1中所述的方法。
[0105]
实施例4
[0106]
本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序，实现实施例1中所述的方法。
[0107]
以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。