CN106272414A - 叉耳耳片装配伺服控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种叉耳耳片装配伺服控制方法，其包括步骤：S1，将相机和光源安装于叉耳销孔的两侧；S2，用对应的相机拍摄此时的叉耳销孔的销孔图像；S3，采用图像处理的方法从步骤2中的销孔图像中提取出处于被照亮的两个圆环之间的黑色部分上的所有像素点并组成一个目标集合；S4，将耳片装入叉耳中以构成叉耳耳片装配体；S5，实时调整耳片相对叉耳的位置并用对应的相机拍摄各时刻的各叉耳销孔的销孔图像；S6，采用图像处理的方法从步骤5中的销孔图像中提取出既属于目标集合同时又被照亮部分上的所有像素点并组成一个当前集合K_i,t；S7，基于集合理论和统计学方法，构建出拍摄的各销孔图像的图像误差项e_t；S8，根据步骤S7得到用于闭环控制的控制器。

Description

叉耳耳片装配伺服控制方法

技术领域

本发明涉及大型零部件装配控制及检测技术领域，尤其涉及一种叉耳耳片装配伺服控制方法。

背景技术

叉耳和耳片装配是大型零部件装配领域常用的一种装配方式，由于零件大尺寸和重载荷的特性，叉耳和耳片上销孔对齐难以通过人工方式实现，现有的自动伺服装配技术中又存在图像特征提取困难等问题，难以获得稳定有效的反馈控制信号，导致装配精度低、装配稳定性差等问题。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种叉耳耳片装配伺服控制方法，其能够在提取图像特征时避免出现奇异问题，提高了叉耳耳片装配的稳定性和装配精度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种叉耳耳片装配伺服控制方法包括步骤S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8。

S1，将相机和光源分别沿叉耳的叉耳销孔的轴线安装于叉耳销孔的两侧，使光源发出的光能透过叉耳销孔被相机捕捉，一个叉耳销孔对应一部相机和一个光源。

S2，打开各叉耳销孔对应的光源并调整亮度以使叉耳销孔能够被照亮，并用对应的相机拍摄此时的叉耳销孔的销孔图像。

S3，采用图像处理的方法从步骤2中得到的叉耳销孔的销孔图像中提取出处于被照亮的两个圆环之间的黑色部分上的所有像素点并组成一个目标集合即：

$K_i^{*}=\left\{{\&lsqb;x^{*},y^{*}\&rsqb;}^T\right|1\&le;x^{*}\&le;n,1\&le;y^{*}\&le;m,I^{*}(x^{*},y^{*})<thr,(x^{*},y^{*})\&Element;\mathrm{\&psi;}\}$

其中，[x^*,y^*]^T表示中任意一个像素点的坐标，i为相机的编号，n为销孔图像的长，m为销孔图像的宽，I^*(x^*,y^*)为各像素点的灰度，thr为灰度阈值，(x^*,y^*)表示图像中任意一个像素点，ψ为销孔区域。

S4，将耳片装入叉耳中以构成叉耳耳片装配体，并使耳片销孔和叉耳销孔部分重合以能够透过光。

S5，实时调整耳片相对叉耳的位置并用对应的相机拍摄各时刻的各叉耳销孔的销孔图像。

S6，采用图像处理的方法从步骤5中得到的销孔图像中提取出既属于目标集合同时当前又被照亮部分上的所有像素点并组成一个当前集合K_i,t，即：

$K_{i,t}=\left\{{\&lsqb;x,y\&rsqb;}^T\right|1\&le;x\&le;n,1\&le;y\&le;m,{\&lsqb;x,y\&rsqb;}^T\&Element;K_i^{*},(x,y)>thr\},$

其中χ＝[x,y]^T表示K_i，t中任意一个像素点的坐标，t表示时刻。

S7，基于集合理论和统计学方法，通过步骤S3得到的和步骤S6得到的K_i,t构建出拍摄的各销孔图像的图像误差项e_t以用于闭环控制，e_t的表达式为：

$e_t=\mathrm{\&gamma;}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{N}{\&Sigma;}}(\frac{Y_{ci,0}}{N_i(X_{cj,0}-X_{ci,0})\&CenterDot;f_i}\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\&delta;X}}_{cj,0}& 0\\ 0& X_{cj,0}\\ 0& 1\end{array}\right]\&CenterDot;\underset{\mathrm{\&chi;}\&Element;K_i^{*}}{\&Sigma;}({\mathrm{\&pi;}}_{K_{i,t}}\left(\mathrm{\&chi;}\right)-\mathrm{\&chi;}\left)\right)$

其中，

$\mathrm{\&gamma;}=\frac{2}{\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{N}{\&Sigma;}}1}$

X_ci,0、Y_ci,0分别为叉耳销孔i的圆心在叉耳坐标系下的X轴坐标和Y轴坐标，X_cj,0为叉耳销孔j的圆心在叉耳坐标系下的X轴坐标，N为叉耳销孔的数量，f_i为相机的焦距，γ为归一化系数，χ表示目标集合中的元素。

S8，根据步骤S7得到用于闭环控制的控制器以实时控制耳片的运动并使耳片销孔和叉耳销孔逐渐对齐，控制器的表现形式为耳片的各自由度的运动u_t与图像误差项e_t之间的关系，即：

$u_t-u_{t-1}=-\mathrm{\&lambda;}\&CenterDot;\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1/cos\left(u_{3,t-1}\right)\end{array}\right]\&CenterDot;e_t$

$u_t=\left[\begin{array}{c}{u}_{1,t}\\ u_{2,t}\\ u_{3,t}\end{array}\right]$

其中，为交互矩阵，λ为一个正的常量，用于控制运动速率，u_t为耳片的各自由度在t时刻的运动量，而u_1,t为耳片沿x轴正方向的平移，u_2,t为耳片沿z轴正方向的平移，u_3,t为耳片2绕y轴正向的旋转，u_t-1为耳片的各自由度在t-1时刻的运动量。

本发明的有益效果如下：

在根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法中，采用图像处理的方法从步骤2的销孔图像中提取出处于被照亮的两个圆环之间的黑色部分上的所有像素点并组成一个目标集合以及从步骤5的销孔图像中提取出既属于目标集合同时当前又被照亮部分上的所有像素点并组成一个当前集合K_i,t，然后基于集合理论和统计学方法，构建出各销孔图像的图像误差项e_t，并得到闭环控制的控制器以实时控制耳片的运动并使耳片销孔和叉耳销孔逐渐对齐。这种叉耳耳片装配伺服控制方法在提取图像特征时避免了对单一特征的精确提取、匹配和跟踪，进而不会出现奇异问题，提高了叉耳耳片装配的稳定性和装配精度。

附图说明

图1是根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法中的叉耳、耳片、相机及光源在一实施例中的位置关系示意图；

图2是图1中的叉耳的立体图；

图3是图1中的耳片的立体图；

图4是图2的变形例；

图5是图3的变形例；

图6至图8是根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法中的单个相机拍摄得到的不同时刻的销孔图像，其中，图6是叉耳耳片装配开始前拍摄得到的销孔图像，图7是叉耳耳片装配调整过程中拍摄得到的销孔图像，图8是叉耳耳片装配完成后拍摄得到的销孔图像。

其中，附图标记说明如下：

1叉耳 4光源

11叉耳销孔 S销孔图像

2耳片 S1黑色部分

21耳片销孔 S2圆环

3相机 S3被照亮部分

具体实施方式

下面参照附图来详细说明根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法

参照图1至图8，根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法包括步骤S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和S8。

S1，将相机3和光源4分别沿叉耳1的叉耳销孔11的轴线安装于叉耳销孔11的两侧，使光源4发出的光能透过叉耳销孔11被相机3捕捉，一个叉耳销孔11对应一部相机3和一个光源4，如图1所示。

S2，打开各叉耳销孔11对应的光源4并调整亮度以使叉耳销孔11能够被照亮，并用对应的相机3拍摄此时的叉耳销孔11的销孔图像S。

S3，采用图像处理的方法从步骤2中得到的叉耳销孔11的销孔图像S中提取出处于被照亮的两个圆环S2之间的黑色部分S1上的所有像素点并组成一个目标集合即：

$K_i^{*}=\left\{{\&lsqb;x^{*},y^{*}\&rsqb;}^T\right|1\&le;x^{*}\&le;n,1\&le;y^{*}\&le;m,I^{*}(x^{*},y^{*})<thr,(x^{*},y^{*})\&Element;\mathrm{\&psi;}\}$

其中，[x^*,y^*]^T表示中任意一个像素点的坐标，i为相机3的编号(也是该相机3对应的销孔的编号)，n为销孔图像S的长，m为销孔图像S的宽，I^*(x^*,y^*)为各像素点的灰度，thr为灰度阈值，(x^*,y^*)表示图像中任意一个像素点，ψ为销孔区域。

S4，将耳片2装入叉耳1中以构成叉耳耳片装配体，并使耳片销孔21和叉耳销孔11部分重合以能够透过光。

S5，实时调整耳片2相对叉耳1的位置并用对应的相机3拍摄各时刻的各叉耳销孔11的销孔图像S。

S6，采用图像处理的方法从步骤5中得到的销孔图像S中提取出既属于目标集合同时当前又被照亮部分上的所有像素点并组成一个当前集合K_i,t，即：

$K_{i,t}=\left\{{\&lsqb;x,y\&rsqb;}^T\right|1\&le;x\&le;n,1\&le;y\&le;m,{\&lsqb;x,y\&rsqb;}^T\&Element;K_i^{*},(x,y)>thr\},$

其中χ＝[x,y]^T表示K_i,t中任意一个像素点的坐标，t表示时刻。

S7，基于集合理论和统计学方法，通过步骤S3得到的和步骤S6得到的K_i,t构建出拍摄的各销孔图像S的图像误差项e_t以用于闭环控制，e_t的表达式为：

$e_t=\mathrm{\&gamma;}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{N}{\&Sigma;}}(\frac{Y_{ci,0}}{N_i(X_{cj,0}-X_{ci,0})\&CenterDot;f_i}\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\&delta;X}}_{cj,0}& 0\\ 0& X_{cj,0}\\ 0& 1\end{array}\right]\&CenterDot;\underset{\mathrm{\&chi;}\&Element;K_i^{*}}{\&Sigma;}({\mathrm{\&pi;}}_{K_{i,t}}\left(\mathrm{\&chi;}\right)-\mathrm{\&chi;}\left)\right)$

其中，

$\mathrm{\&gamma;}=\frac{2}{\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{N}{\&Sigma;}}1}$

X_ci,0、Y_ci,0分别为叉耳销孔11i的圆心在叉耳坐标系下的X轴坐标和Y轴坐标，X_cj,0为叉耳销孔11j的圆心在叉耳坐标系下的X轴坐标，N为叉耳销孔11的数量，f_i为相机3的焦距，γ为归一化系数，χ表示目标集合中的元素。

S8，根据步骤S7得到用于闭环控制的控制器以实时控制耳片2的运动并使耳片销孔21和叉耳销孔11逐渐对齐，控制器的表现形式为耳片2的各自由度的运动u_t与图像误差项e_t之间的关系，即：

$u_t-u_{t-1}=-\mathrm{\&lambda;}\&CenterDot;\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1/cos\left(u_{3,t-1}\right)\end{array}\right]\&CenterDot;e_t$

$u_t=\left[\begin{array}{c}{u}_{1,t}\\ u_{2,t}\\ u_{3,t}\end{array}\right]$

其中，为交互矩阵，λ为一个正的常量，用于控制运动速率，u_t为耳片2的各自由度在t时刻的运动量，而u_1,t为耳片2沿x轴正方向的平移，u_2,t为耳片2沿z轴正方向的平移，u_3,t为耳片2绕y轴正向的旋转，u_t-1为耳片2的各自由度在t-1时刻的运动量。

在根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法中，采用图像处理的方法从步骤2的销孔图像S中提取出处于被照亮的两个圆环S2之间的黑色部分S1上的所有像素点并组成一个目标集合以及从步骤5的销孔图像S中提取出既属于目标集合同时当前又被照亮部分上的所有像素点并组成一个当前集合K_i,t，然后基于集合理论和统计学方法，构建出各销孔图像S的图像误差项e_t，并得到闭环控制的控制器以实时控制耳片2的运动并使耳片销孔21和叉耳销孔11逐渐对齐。这种叉耳耳片装配伺服控制方法在提取图像特征时避免了对单一特征的精确提取、匹配和跟踪，进而不会出现奇异问题，提高了叉耳耳片装配的稳定性和装配精度。

在这里补充说明的是，本发明采用的集合理论是指：从当前图像(对应步骤2中得到的图像)和目标图像(对应步骤5中得到的图像)中各取出一组像素点分别组成两个集合，通过计算两个集合间的误差得到一个降维的误差空间，然后建立该误差空间到相机运动自由度空间的映射。此外，基于集合的算法充分利用了像素级别的误差，在算法设计合理前提下能够避免局部最优，到达较高的闭环控制精度。

根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法，在步骤S7中，各销孔图像的图像误差项e_t的构建机理为：

首先，对于目标集合和当前集合K_i,t，找出从目标集合中的元素到当前集合K_i,t中的元素的粗略匹配函数，所述粗略匹配函数的表达式为：

${\mathrm{\&pi;}}_{K_{i,t}}\left({\mathrm{\&chi;}}_{K_i^{*}}\right)=\left\{{\mathrm{\&chi;}}_{K_{i,t}}\right|{\mathrm{\&chi;}}_{K_{i,t}}\&Element;K_{i,t},\left|\right|{\mathrm{\&chi;}}_{K_i^{*}}-{\mathrm{\&chi;}}_{K_{i,t}}\left|\right|=\underset{\mathrm{\&chi;}\&Element;K_{i,t}}{inf}\left|\right|{\mathrm{\&chi;}}_{K_i^{*}}-{\mathrm{\&chi;}}_{K_{i,t}}\left|\right|\}$

然后，基于目标集合和当前集合K_i,t的粗略匹配函数构建出各销孔图像S的图像误差项e_t。

在这里补充说明的是，建立粗略匹配函数的作用是为了将集合K_i,t中与距离最小的元素找到并作为与匹配的元素。当然这种匹配函数可以是多种多样，并不仅限于此。通常，好的匹配函数以更大的概率匹配得到真实的对应像素点，但计算的复杂度大，而本发明提到的基于集合理论的控制方法中仅采用粗略匹配函数，再通过统计学方法弥补匹配精度的不足，从而避免了计算复杂度过大。

根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法，在步骤S7中，耳片2的各自由度的运动u_t与图像误差项e_t之间关系推倒过程为：

首先，对e_t进行简化得到，

$e_t=\mathrm{\&gamma;}\underset{i=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{m}{\&Sigma;}}(\frac{1}{2N_i}\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\&delta;}& 0\\ 0& 1\\ 0& 1\end{array}\right]\&CenterDot;\underset{\mathrm{\&chi;}\&Element;K_i^{*}}{\&Sigma;}({\mathrm{\&pi;}}_{K_{i,t}}\left(\mathrm{\&chi;}\right)-\mathrm{\&chi;}\left)\right)$

e_t中的χ施加u的运动增量后的表达式为，

$x_{j,t}=\left[\begin{array}{c}{x}_{j,0}+\frac{f_i}{Y_{ci}}\mathrm{\&delta;}(u_{1,t}+X_{j,0}(cos\left(u_{3,t}\right)-1)+Z_{j,0}(sin\left(u_{3,t}\right)-1\left)\right)\\ y_{j,0}+\frac{f_i}{Y_{ci}}(u_{2,t}-X_{j,0}(\sin \left(u_{3,t}\right)-1)+Z_{j,0}(\cos \left(u_{3,t}\right)-1\left)\right)\end{array}\right]$

然后，对χ_j，t进行求偏导，得到，

$\frac{\&part;{\mathrm{\&chi;}}_{j,t}}{\&part;u_t}=\frac{f_i}{Y_{ci}}\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{\&delta;}& 0& \mathrm{\&delta;}(-X_{j,0}sin(u_{3,t})+Z_{j,0}cos\left(u_{3,t}\right))\\ 0& 1& -X_{j,0}\cos \left(u_{3,t}\right)-Z_{j,0}sin\left(u_{3,t}\right)\end{array}\right]$

其次，引入近似条件，

最后对e_t求偏导，并将和近似条件代入e_t偏导表达式可以整理得到：

$2\frac{\&part;e_t}{\&part;u}\&ap;\mathrm{\&gamma;}\underset{i=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{m}{\&Sigma;}}\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& cos\left(u_{3,t}\right)\end{array}\right]$

$\mathrm{\&gamma;}=\frac{2}{\underset{i=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{m}{\&Sigma;}}1}$

即：

$\frac{\&part;e_t}{\&part;u}\&ap;\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& cos\left(u_{3,t}\right)\end{array}\right]$

由此得到，

$u_t-u_{t-1}=-\mathrm{\&lambda;}\&CenterDot;\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1/cos\left(u_{3,t-1}\right)\end{array}\right]\&CenterDot;e_t$

其中，j表示为不同于i的另一销孔编号，为目标集合中的元素，x_j,0、y_j,0指元素在图像中对应的X坐标和Y坐标。

根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法，在步骤S8中，由于所有相机3的型号以及各相机3距离耳片2的距离相同，因此所有相机3的焦距f_i和光心距X_cj,0-X_cj,0都相同，且一个耳片2上的一对销孔圆心相对工件坐标系y-z平面对称，则图像误差项e_t的简化过程如下：

$e_t=\mathrm{\&gamma;}\underset{i=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{m}{\&Sigma;}}(\frac{Y}{2N_i\&CenterDot;f}\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\&delta;}& 0\\ 0& 1\\ 0& 1\end{array}\right]\&CenterDot;\underset{\mathrm{\&chi;}\&Element;K_i^{*}}{\&Sigma;}({\mathrm{\&pi;}}_{K_{i,t}}\left(\mathrm{\&chi;}\right)-\mathrm{\&chi;}\left)\right)$

由于本发明中的λ为动态的控制率，则进一步简化为：

$e_t=\mathrm{\&gamma;}\underset{i=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{m}{\&Sigma;}}(\frac{1}{2N_i\&CenterDot;}\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\&delta;}& 0\\ 0& 1\\ 0& 1\end{array}\right]\&CenterDot;\underset{\mathrm{\&chi;}\&Element;K_i^{*}}{\&Sigma;}({\mathrm{\&pi;}}_{K_{i,t}}\left(\mathrm{\&chi;}\right)-\mathrm{\&chi;}\left)\right).$

在这里补充说明的是，工件坐标系建立原则为：工件坐标系的x-z平面位于耳片2的两片体12的中间且耳片2的两片体12关于x-z平面对称，耳片2相对的两销孔21关于工件坐标系的y-z平面对称，而y轴与销孔11轴线平行，如图2所示。此外，对于任意一张图像来说，图像坐标系的x轴是指该图像最上面的边沿，方向朝右，y轴是指该图像最左边的边沿，方向朝下，而原点是x轴与y轴的交点。

在根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法中，常量λ<1。在这里补充说明的是，初始时采用较小的λ，随着图像误差项e_t的减小，且由于采用粗略函数匹配，目标集合中的元素与当前集合K_i,t中的元素的匹配关系频繁变化，而这种变化不能再忽略不计时，会导致图像误差项e_t的偏导数项远小于理论值1，因此逐渐增大λ以保证收敛速度。

根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法，在一实施例中，叉耳1至少具有两个叉耳销孔11(参照图1、图2和图4)，相机3和光源4的数量与叉耳销孔11的数量一致。

根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法，在耳片2与叉耳1的整个装配过程中叉耳1和相机3之间没有相对运动。

根据本发明的叉耳耳片装配伺服控制方法，叉耳1和相机3均固定放置于工作台上。

Claims (7)

1.一种叉耳耳片装配伺服控制方法，其特征在于，包括步骤：

S1，将相机(3)和光源(4)分别沿叉耳(1)的叉耳销孔(11)的轴线安装于叉耳销孔(11)的两侧，使光源(4)发出的光能透过叉耳销孔(11)被相机(3)捕捉，一个叉耳销孔(11)对应一部相机(3)和一个光源(4)；

S2，打开各叉耳销孔(11)对应的光源(4)并调整亮度以使叉耳销孔(11)能够被照亮，并用对应的相机(3)拍摄此时的叉耳销孔(11)的销孔图像(S)；

S3，采用图像处理的方法从步骤2中得到的叉耳销孔(11)的销孔图像(S1)中提取出处于被照亮的两个圆环(S12)之间的黑色部分(S11)上的所有像素点并组成一个目标集合即：

$K_i^{*}=\left\{{\&lsqb;x^{*},y^{*}\&rsqb;}^T\right|1\&le;x^{*}\&le;n,1\&le;y^{*}\&le;m,I^{*}(x^{*},y^{*})<thr,(x^{*},y^{*})\&Element;\mathrm{\&psi;}\}$

其中，[x^*,y^*]^T表示中任意一个像素点的坐标，i为相机(3)的编号，n为销孔图像(S)的长，m为销孔图像(S)的宽，I^*(x^*,y^*)为各像素点的灰度，thr为灰度阈值，(x^*,y^*)表示图像中任意一个像素点，ψ为销孔区域；

S4，将耳片(2)装入叉耳(1)中以构成叉耳耳片装配体，并使耳片销孔(21)和叉耳销孔(11)部分重合以能够透过光；

S5，实时调整耳片(2)相对叉耳(1)的位置并用对应的相机(3)拍摄各时刻的各叉耳销孔(11)的销孔图像(S)；

S6，采用图像处理的方法从步骤5中得到的销孔图像(S)中提取出既属于目标集合同时当前又被照亮部分(S3)上的所有像素点并组成一个当前集合K_i,t，即其中[x,y]^T表示K_i,t中任意一个像素点的坐标，t表示时刻；

S7，基于集合理论和统计学方法，通过步骤S3得到的和步骤S6得到的K_i,t构建出拍摄的各销孔图像(S)的图像误差项e_t以用于闭环控制，e_t的表达式为：

$e_t=\mathrm{\&gamma;}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\underset{j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{N}{\&Sigma;}}\left(\frac{Y_{ci,0}}{N_i(X_{cj,0}-X_{ci,0})\&CenterDot;f_i}\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\&delta;X}}_{cj,0}& 0\\ 0& X_{cj,0}\\ 0& 1\end{array}\right]\&CenterDot;\underset{\mathrm{\&chi;}\&Element;K_i^{*}}{\&Sigma;}\left({\mathrm{\&pi;}}_{K_{i,t}}\left(\mathrm{\&chi;}\right)-\mathrm{\&chi;}\right)\right)$

$\mathrm{\&gamma;}=\frac{2}{\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{N}{\&Sigma;}}1}$

其中，X_ci,0、Y_ci,0分别为叉耳销孔(11)i的圆心在叉耳坐标系下的X轴坐标和Y轴坐标，X_cj,0为叉耳销孔(11)j的圆心在叉耳坐标系下的Y轴坐标，N为叉耳销孔(11)的数量，f_i为相机(3)的焦距γ为归一化系数，χ表示目标集合中的元素；

S8，根据步骤S7得到用于闭环控制的控制器以实时控制耳片(2)的运动并使耳片销孔(21)和叉耳销孔(11)逐渐对齐，控制器的表现形式为耳片(2)的各自由度的运动u_t与图像误差项e_t之间的关系，对步骤S7中的图像误差项e_t求导得到：

$\frac{\&part;e_t}{\&part;u}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& cos\left(u_{3,t}\right)\end{array}\right]$

进而得到u_t与e_t关系的离散形式，即：

$u_t-u_{t-1}=-\mathrm{\&lambda;}\&CenterDot;\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1/cos\left(u_{3,t-1}\right)\end{array}\right]\&CenterDot;e_t$

$u_t=\left[\begin{array}{c}{u}_{1,t}\\ u_{2,t}\\ u_{3,t}\end{array}\right]$

其中，为交互矩阵，λ为一个正的常量，用于控制运动速率，u_t为耳片(2)的各自由度在t时刻的运动量，u_1,t为耳片(2)沿x轴正方向的平移，u_2,t为耳片(2)沿z轴正方向的平移，u_3,t为耳片(2)绕y轴正向的旋转，u_t-1为耳片(2)的各自由度在t-1时刻的运动量。

2.根据权利要求1所述的叉耳耳片装配伺服控制方法，其特征在于，

在步骤S7中，各销孔图像的图像误差项e_t的构建机理为：

首先，对于目标集合和当前集合K_i,t，找出从目标集合中的元素到当前集合K_i,t中的元素的粗略匹配函数，所述粗略匹配函数的表达式为：

${\mathrm{\&pi;}}_{K_{i,t}}\left({\mathrm{\&chi;}}_{K_i^{*}}\right)=\left\{{\mathrm{\&chi;}}_{K_{i,t}}\right|{\mathrm{\&chi;}}_{K_{i,t}}\&Element;K_{i,t},\left|\right|{\mathrm{\&chi;}}_{K_i^{*}}-{\mathrm{\&chi;}}_{K_{i,t}}\left|\right|=\underset{\mathrm{\&chi;}\&Element;K_{i,t}}{inf}\left|\right|{\mathrm{\&chi;}}_{K_i^{*}}-{\mathrm{\&chi;}}_{K_{i,t}}\left|\right|\}$

然后，基于目标集合和当前集合K_i,t的粗略匹配函数构建出各销孔图像(S)的图像误差项e_t。

3.根据权利要求1所述的叉耳耳片装配伺服控制方法，其特征在于，

在步骤S8中，耳片2的各自由度的运动u_t与图像误差项e_t之间关系推倒过程为：

首先，对e_t进行简化得到，

$e_t=\mathrm{\&gamma;}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{N}{\&Sigma;}}(\frac{1}{2N_i}\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\&delta;}& 0\\ 0& 1\\ 0& 1\end{array}\right]\&CenterDot;\underset{\mathrm{\&chi;}\&Element;K_i^{*}}{\&Sigma;}({\mathrm{\&pi;}}_{K_{i,t}}\left(x\right)-x\left)\right)$

e_t中的χ施加u的运动增量后的表达式为，

${\mathrm{\&chi;}}_{j,t}=\left[\begin{array}{c}{x}_{j,0}+\frac{f_i}{Y_{ci}}\mathrm{\&delta;}(u_{1,t}+X_{j,0}(\cos \left(u_{3,t}\right)-1)+Z_{j,0}(\sin \left(u_{3,t}\right)-1\left)\right)\\ y_{j,0}+\frac{f_i}{Y_{ci}}(u_{2,t}+X_{j,0}(\sin \left(u_{3,t}\right)-1)+Z_{j,0}(\cos \left(u_{3,t}\right)-1\left)\right)\end{array}\right]$

然后，对χ_j,t进行求偏导，得到，

$\frac{\&part;{\mathrm{\&chi;}}_{j,t}}{\&part;u_t}=\frac{f_i}{Y_{ci}}\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{\&delta;}& 0& \mathrm{\&delta;}(-X_{j,0}sin(u_{3,t})+Z_{j,0}cos(u_{3,t}\left)\right)\\ 0& 1& -X_{j,0}\cos \left(u_{3,t}\right)-Z_{j,0}sin\left(u_{3,t}\right)\end{array}\right]$

然后，引入近似条件，

最后对e_t求偏导，并将和近似条件代入e_t偏导表达式可以整理得到：

$2\frac{\&part;e_t}{\&part;u}\&ap;\mathrm{\&gamma;}\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{N}{\&Sigma;}}\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& cos\left(u_3\right)\end{array}\right]$

$\mathrm{\&gamma;}=\frac{2}{\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}\underset{j=1,j\&NotEqual;i,x_j\&NotEqual;x_i}{\overset{N}{\&Sigma;}}1}$

即：

$\frac{\&part;e_t}{\&part;u}\&ap;\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& cos\left(u_{3,t}\right)\end{array}\right]$

由此得到u_t与e_t关系的离散形式，

$u_t-u_{t-1}=-\mathrm{\&lambda;}\&CenterDot;\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1/cos\left(u_{3,t-1}\right)\end{array}\right]\&CenterDot;e_t$

其中，j表示为不同于i的另一相机编号，为目标集合中的元素，x_j,0、y_j,0指元素在图像中对应的X坐标和Y坐标。

4.根据权利要求1所述的叉耳耳片装配伺服控制方法，其特征在于，常量λ<1。

5.根据权利要求1所述的叉耳耳片装配伺服控制方法，其特征在于，叉耳(1)至少具有两个叉耳销孔(11)，相机(3)和光源(4)的数量与叉耳销孔(11)的数量一致。

6.根据权利要求1所述的叉耳耳片装配伺服控制方法，其特征在于，在耳片(2)与叉耳(1)的整个装配过程中叉耳(1)和相机(3)之间没有相对运动。

7.根据权利要求1所述的叉耳耳片装配伺服控制方法，其特征在于，叉耳(1)和相机(3)均固定放置于工作台上。