刘航铖，严小军，惠宏超

(北京航天控制仪器研究所，北京 100039)

0 引言

在航空航天领域，轴孔零件精密装配的自动化改造正不断进行。在轴孔零件的自动化装配过程中，对零件进行准确定位是装配成功的关键[1]。

目前，传统的单目视觉轴孔零件定位方法面临以下困难：实际装配过程中，零件在被检测时，并不能保证端面平行于相机成像面，而是存在1°以下的倾斜角，根据相机成像原理可知，此时采集到的零件图像不是标准圆而是椭圆[2-3]。单目视觉条件下，对倾斜角的视觉检测存在圆二义性问题[4]，无法给出零件倾斜角的唯一解，因而不能判定零件的倾斜姿态。采用双目视觉检测可以克服这一问题[5-6]，但双目视觉检测系统所需空间较大，在自动化装配设备中安装困难，通用性不足。文献[4]和文献[7-8]设计了相关方法，在单目视觉条件下克服了圆二义性问题，但需要使用激光测距、获取零件不同位姿下的二视图、移动相机固定位置等方式，在工程应用中存在困难。

为此，针对壳体与底座零件的精密轴孔装配，本文设计了一种基于单目视觉的轴孔零件定位系统，提出了基于图像特征的零件倾斜角计算方法，可直接判定零件倾斜姿态。

1 定位系统总体设计

定位系统构成如图1所示，由CCD相机、镜头、分光棱镜、照明系统和图像处理系统等组成。其中，分光棱镜可改变光路使相机在侧面同时采集到轴孔零件的端面图像[9]，这使得轴孔零件在同一相机坐标系下成像，利用二维坐标定位即可满足装配要求，能够避免单目视觉检测中零件深度丢失带来的问题。……