CN116461670B 一种适应于船舶无余量总段的高精度测量及自动对接方法 （江苏科技大学）

号一种适应于船舶无余量总段的高精度测量本发明公开了一种适应于船舶无余量总段车靶球坐标位置，确定小车相对移动总段的位2点坐标和小车三自由度移动平面位置坐标均转换到全局坐S2、对固定总段和移动总段进行粗匹配，并获得固键点集的初始旋转矩阵和初始平移矩阵，采用迭代最近点ICP算法进一步获得精确旋转矩获得的全局坐标系下的小车三自由度移动平面位置坐标，确定小车相对移动总段的位置，S4、采用BP神经网络预测小车在路径对接调整过程2.根据权利要求1所述的一种适应于船舶无余量总段的高精度测量及自动对接方法，第一激光跟踪仪的数量确保能够测量到所有关键点靶球，3第二激光跟踪仪的数量确保能够测量到所有小车三二激光跟踪仪的位置确保能够测量最多小车三自由3.根据权利要求1所述的一种适应于船舶无余量总段的高精度测量及自动对接方法，i为以移动总段上第i个关键点为圆心的圆Ri包含管道圆N为移动总段上关键点总数；的所有可能组合的三个关键点对应的质心其中H为选取三个关键点会共线的4.根据权利要求3所述的一种适应于船舶无余量总段的高精度测量及自动对接方法，通过对测量数据采用三点对齐法进行匹配，移动总段对接面和固定总45.根据权利要求1所述的一种适应于船舶无余量总段的高精度测量及自动对接方法，移动总段绕y方向的旋转角旋转β,使船舶移动总段移动至与y轴平行的位置，移动总段绕z规划。6.根据权利要求1所述的一种适应于船舶无余量总段的高精度测量及自动对接方法，7.根据权利要求1所述的一种适应于船舶无余量总段的高精度测量及自动对接方法，第二激光跟踪仪对小车三自由度移动平面上设置的小车靶球进数据采集及处理模块，用于根据设置的公共基准点对测量设备进坐标和小车三自由度移动平面位置坐标均转换到全5各圆中管道数量计算移动总段各关键点权值；将移动总段各关键点按权值由小到大排序，始平移矩阵代入迭代最近点ICP算法，求解出精确旋转矩阵和精确平移矩阵，实现精确匹路径对接轨迹规划模块，确定小车相对移动总段的位置，移动距离数据对小车采用五次多项式拟合法进行路径对接轨迹规划；变形补偿模块，用于采用BP神经网络预测小车在路径对接调整过程运动反馈模块，用于在控制小车调整时，使用测量设备测量各小设备测量的各小车三自由度方向的靶球坐标和各小车三自由度方向移动距离数据进行融9.根据权利要求8所述的一种适应于船舶无余量总段的高精度测量及自动对接系统，第一激光跟踪仪的数量确保能够测量到所有关键点靶球，第二激光跟踪仪的数量确保能够测量到所有小车三二激光跟踪仪的位置确保能够测量最多小车三自由船舶无余量总段的高精度测量及自动对接方6[0004]技术方案：本发明的一种适应于船舶无余量总段的高精动总段两侧地基上设置公共基准点，在固定总段和移动总段对接面上设置相对应的关键各关键点坐标和小车三自由度移动平面位置坐标均转换到全局面关键点集的初始旋转矩阵和初始平移矩阵，采用迭代最近点ICP算法进一步获得精确旋7个第二激光跟踪仪的位置确保能够测量最多小车三自由度移动键点的所有可能组合的三个关键点对应的质心8r…8e:-n'其中H为选取三个关键点会共[0018](103)按照同样的方法，计算出固定总段上关键点对应的质心将8′]T[0036](31)调节移动总段绕x方向的旋转角旋转α,使船舶移动总段移动至与x轴水平的段绕z方向的旋转角旋转γ,使船舶移动总段移动至与z轴平行的位置，并同时调节x和z两轨迹规划。9键点坐标和小车三自由度移动平面位置坐标均转换到全局坐上关键点对应的质心，选取移动总段和固定总段上相互对应的三对质心采用三点对齐法，和固定总段对接面坐标系，对移动总段对接面坐标系和固定总段对接面坐标系进行解算，据此距离数据对小车采用五次多项式拟合法进行路径对接轨迹规划。测量设备测量的各小车三自由度方向的靶球坐标和各小车三自由度方向移动距离数据进位置和小车三自由度移动平面上分别安装靶球，小车三自由度移动平面包括小车下底面，小车上的小车靶球坐标激光测距仪用于测量各小车三自由度方向平面移动距离；个第二激光跟踪仪的位置确保能够测量最多小车三自由度移动[0064]如图1和图2所示，本发明的一种适应于船舶总段的高精及ICP算法求解出移动总段与固定总段间的精确旋转矩阵与精确平移矩阵，同时通过对四激光跟踪仪和激光测距仪，并通过公共基准点对测量面各关键点坐标，采用第二激光跟踪仪测量调节前各小车三自由度移动平面实际位置坐与其同侧的公共基准点靶球进行测量，从而确定第一和第二激光跟踪仪此时的准确位置，量的船舶固定总段和移动总段各关键点靶球坐标和各小车上小车靶球坐标通过奇异值分系O2X2Y2Z2，选取根据设计图纸及设计图关键位置坐标作为固定总段对接面需测准点位置及分布如图6所示。将四台激光跟踪仪分别放置在站位I~Ⅳ处其中再利用放置在站位I处的第一激光跟踪仪测量船舶固定总段和船舶移动总段关键点，[0069]同理第三激光跟踪仪和第四激光跟踪仪分别测量地基上与其同侧的公共基准点～M8和M9～M16，通过对公共基准点的测量求取第三激光跟踪仪和第四激光跟踪仪的准确X6Y6Z6，再利用第三激光跟踪仪和第四激光跟踪仪分别测量与其同侧的小车上的小车靶球面关键点集的初始旋转矩阵和初始平移矩阵，采用迭代最近点(ICP)算法进一步获得精确各圆中管道数量计算固定总段各关键点权值；任意选取三个权值最大且不共线的关键点，旋转矩阵和初始平移矩阵代入迭代最近点(ICP)算法，求解出精确旋转矩阵和精确平移矩具以最近构建为基准进行测量的，船舶管道的测量参照一般为船舶总段对接面的强力构Q25；′]T33′′]Tg过程整体分为两个阶段：第一阶段是调节移动总段绕三自由度xyz轴的旋转及xz两方向的旋转可通过四小车在xy两方向上配合移动实现，船舶总段在xyz各方向平移通过四小车同[0109]所述对船舶移动总段轨迹规划采用分步调姿法，第一步调节移动总段绕x方向的使船舶移动总段移动至与y轴平行的位置，移动总段绕z方向的旋转角旋转γ,使船舶移动[0112]S5、最后在调整控制时使用第二激光跟踪仪测量各小车三自由度方向的小车靶[0116]采用激光测距仪和激光跟踪仪对小车各方向的移动进行联合测量反馈，对遮挡、键点坐标和小车三自由度移动平面位置坐标均转换到全局坐上关键点对应的质心，选取移动总段和固定总段上相互对应的三对质心采用三点对齐法，和固定总段对接面坐标系，对移动总段对接面坐标系和固定总段对接面坐标系进行解算，据此距离数据对小车采用五次多项式拟合法进行路径对接轨迹规划。测量设备测量的各小车三自由度方向的靶球坐标和各小车三自由度方向移动距离数据进位置和小车三自由度移动平面上分别安装靶球，小车三自由度移动平面包括小车下底面，小车上的小车靶球坐标激光