基于双相机的计算机视觉坐标测量系统

为了解决单相机坐标测量模型中轴向定位重复性差的问题,研究正交双相机视觉坐标测量系统;系统由一支特制光靶标、两台正交放置的CCD 摄像机和一台电脑组成.在单相机测量模型的基础上引入冗余算法,使得两个正交单相机系统相互补偿对方轴向测量误差,从而实现高精度的空间三维坐标测量;实验采用最简的共线三点测头模式搭建测试装置,在测量距离1 500 mm 处各个方向分辨率优于0.2 mm ,与坐标测量机移动对比测量精度达到±0.15 mm .     

一种轻巧的液浮空间角靶标关键技术研究

针对光电装备大轴间距多轴一致性检测中基准光轴漂移的问题,该文设计一种轻巧的液浮空间角靶标对基准轴空间姿态进行检测和补偿,以确保检测精度。该靶标采用靶板稳定技术与摄影测量技术有机结合,利用液浮靶标提供相对地球坐标系稳定的光轴漂移测量基准,再通过摄影测量方法解算基准轴的空间姿态,充分利用DSP的快速计算能力实现基准轴漂移的实时监测和大轴间距多轴一致性检测精度的修正。实验结果表明:该靶标的测量误差在仅有水平或方位姿态变化时控制在±6″以内,在水平、方位姿态同时变化时控制在±10″以内,能够高精度地检测基准轴的空间姿态变化,为光学动态对准大间距光轴夹角测量提供实时高精度校正。     

一种针对频率扫描测量系统的信号处理方法

设计了一种针对频率扫描绝对距离测量系统的信号处理算法。该系统采用基于电流调制式的频率扫描方法,利用一个比对干涉光路与一个测量干涉光路进行同步测量。两路扫描干涉信号分别由两个光电探测器进行光电转换,作为绝对距离计算处理的输入信号。分析了测量系统的原理与扫描干涉信号的特点,应用两步差分卷积算法进行信号处理,提取的比对光路与测量光路的周期或频率信息进行绝对距离测量。分析了该算法的周期计算误差。实验验证这种方法具有较大的计算优势。     

基于距离精度的测量机器人标定模型及算法

对机器人绝对位置误差进行检测和补偿时,通常要涉及到测量系统坐标系与机器人基础坐标系间的坐标变换,由于这个变换很难精确测定,从而导致测量机器人的绝对位置精度降低.为了克服这一情况,可改用空间两点间的距离精度来衡量机器人的绝对位置精度,这样可简化测量过程.利用距离精度的定义,建立了机器人的距离误差模型,该模型可以避免坐标转换带来的误差,降低对测量系统的精度要求.同时,激光跟踪仪测试技术的应用,使得机器人的位姿测量变得非常容易.最后给出了此模型及算法在IRB2400机器人上的应用实例.     

双摄像机光笔式三维坐标测量系统研究

基于双目立体视觉传感器三维测量模型和空间坐标变换原理,采用最小二乘冗余算法,讨论了双摄像机测量空间三维点坐标的基本原理,建立了视觉测量系统的非线性测量方程.通过实验验证了双摄像机光笔式三维坐标视觉测量系统建立的可行性.     

测量高斯光分布半宽度的光电共轭方法

测量光电信号与参考光电信号来自同一光电器件,形成一对共轭函数。调整参考光电信号 放大器的正电源电平,使之等于测量信号的峰值,此时两函数共轭交点之间的距离即对应于光束的半宽。测量过程中,被测光束能量的缓慢变化并不对结果造成影响,因此稳定性较好,实验重复精度至±2mm。     

光栅投影式三维摄影测量仪的几何标定方法

光栅投影式三维摄影测量仪利用了时域结构光投影技术和立体视觉测量原理获得三维点坐标。针对传统标定方法易受镜头畸变影响和标定约束方程少导致精度下降的问题,采用了非线性的摄像机和投影机模型,并提出了二维的投影机模型;使用多平面法标定了系统测量所需的摄像机和投影机几何参数;为进一步提高参数精度,采用Levenberg-Marquardt算法优化了摄像机和投影机模型。实验结果表明,该方法操作简单,无需精确的位置和姿态调整,标定的绝对精度为0.2pixel,相对精度为1/5000。     

三目立体摄影测量系统中相机标定技术研究

针对目前多相机摄影测量系统中相机标定技术研究较少,而且其标定方法的可靠性、稳定性以及标定精度针对高精度工业测量检测要求存在缺陷的问题,将四元数理论引入共面条件方程,提出了一种三目立体摄影测量系统的标定技术,有效解决了多相机立体摄影测量在工业测量现场高精度实时标定问题,实现点位精度优于±2mm,距离精度优于±3mm。     

结构不对称条件下测速发电机的卡尔曼测速算法

针对基于测速发电机、光电编码器等测速传感器的传统测速系统存在低速测量性能,实时性,对结构不对称、电磁扰动等的抗干扰性等都较差的问题,提出了一种高精度宽范围实时滤波测速方法。以爪极永磁式交流测速电机为例,详细分析了其机械结构特性和工作原理,并在结构不对称条件下建立了爪极永磁式交流测速电机测速模型,提出了一种面向工程应用、计算量小的交互双模自适应降阶无迹卡尔曼滤波算法来实时估计永磁转子转速。该算法同时运行降阶和全阶交互双模自适应算法,当采用降阶估计值保障系统实时性时,在计算耗时较长的全阶算法运行完成一次后修正一次降阶估计值,提高测速精度。仿真结果表明,提出的测速算法对于结构不对称扰动具有良好的鲁棒性,能够适用于宽范围条件下的转速高精度实时跟踪,具有一定的工程指导意义。     

基于BP神经网络的包装分拣机器人视觉标定算法

手眼标定确定了机器人基座坐标系和摄像机坐标系之间的非线性映射关系,在视觉伺服中起着重要作用。针对视觉伺服控制系统中的手眼标定问题,基于机器人工具箱和神经网络工具箱,在MATLAB/Simulink环境下,使用误差反向传播（BP）神经网络算法和径向基（RBF）神经网络算法进行仿真,拟合了6自由度分拣机器人和单目摄像机之间的映射关系,通过仿真结果分析了两种算法的精度。此外,在同一实验条件下使用BP神经网络与张氏法对机械臂进行手眼标定,通过在机械臂实际工作空间内抓取同一组随机取样本点进行实验,并对比随机样本点的抓取精度。仿真和实验结果表明BP神经网络在标定精度上优于RBF神经网络算法和张氏标定法,能够在实际应用中提高手眼标定的精确度,具有一定的工程意义。     

多边法位姿测量系统中跟踪方式对测量精度的影响研究

为了精确测量大尺寸位姿,建立了一种由7台激光跟踪干涉仪组成的大尺寸位姿测量装置。根据测量各反射镜的激光跟踪干涉仪数量的不同,采用322和331两种跟踪方式对位姿测量精度的影响进行仿真实验,从而发现被测点位置与基站构成平面的距离相关,由坐标解算公式推导被测点坐标值与测量基站之间的相对位置与测量误差间的误差模型,通过分析x、y、z 方向上误差对距离变化的敏感程度,发现z方向距离变化引起的误差最为敏感。当被测点与测量基站的距离由1300.8mm减小到0mm时,测量误差由2.2μm增大到2626.1μm。实际姿态测量结果表明:当采用一种跟踪方式时可以避免被测点与测站点平面过近,有利于提高系统测量精度,所提出的误差模型可为多边法位姿测量系统的优化布局提供一种量化的理论分析方法。     

多边法坐标测量系统中解算方式对测量精度的影响研究

为了研究多边法坐标测量系统中解算方式对测量精度的影响,建立了多边法坐标测量模型,分析了两种目标点坐标解算方式的差异,并针对典型的4台测站多边法坐标测量系统进行了两种解算方式的仿真测量实验。仿真结果表明:预先准确标定系统参数方式能有效提升测量精度,测量精度依次改善了69.5%、64.6%、46.3%。进行了坐标测量精度验证实验,实验结果表明:与同步解算方式相比较,预先准确标定系统参数取模后的3组实验平均测量误差由203.0μm降至23.8μm,且3组实验的测量误差与测量距离的平均相关系数由99.8%降至37.8%,验证了仿真实验结果。     

基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法

提出了一种基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法,利用坐标系投影和图像处理技术进行误差补偿。设定传感器坐标系OM-XMYMZM和设备坐标系O-XYZ,分析坐标轴夹角φ、δ、γ对工件尺寸坐标值X、Y、Z的误差,建立了基于φ、δ、γ在XOY、YOZ、XOZ平面上的投影角α、β、θ的误差补偿模型。利用图像处理技术测得α、β、θ,计算经过误差补偿的工件尺寸坐标值X′、Y′、Z′。对尺寸100mm×100mm×10mm的长方体工件进行测量实验,分别测量了长度、宽度、圆心距、圆直径、圆线距、台阶高度。测量结果表明:经误差补偿后的工件尺寸测量误差在40μm以内,优于未补偿前的520μm;均方根误差低于40μm,优于未补偿前的580μm。其中,圆心距误差补偿效果最显著,测量误差减小了560μm;圆直径误差补偿效果最不明显,测量误差减小了10μm。     

Study on tracking algorithm of acoustic target

The prediction of helicopter′s track is very important for Anti-Helicopter Mine System (AHMS) in the battle. However, it is very difficult to get an accurate and reliable prediction when the data is very limited. This paper tries to establish a track forecast model based on the grey system theory to predict the radial distance, the azimuth and the elevation of a helicopter real-timely. The forecast model of grey system can directly predict the helicopter′s track, with out the need of coordinate conversion (polar coordinate to rectangular coordinate). So the measurement noise is relatively independent, the prediction accuracy can be improved. In the period of sampling, GM model has been established on line to improve prediction precision. The results of simulation indicate that higher prediction precision can be obtained with fewer surveying data.     

三线阵立体测绘相机构像及误差模型的建立

为了满足立体测绘系统的定位精度要求,在三线阵立体测绘相机研制基础上,通过建立三线阵立体测绘相机实用构像模型,确立被探测地面点在地面坐标系中的坐标与其像点在CCD坐标系中的坐标以及在统一的像平面坐标系中的坐标之间的数学关系式;并在此基础上,推导了三线阵立体测绘实用误差模型,分析影响系统定位精度的主要误差源,并根据相机参数进行综合定位精度分析,结果表明该系统可达到无控定位精度50 m的精度要求,同时验证了构像模型及误差模型的正确性.     

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

基于多路激光跟踪干涉仪测长的坐标测量系统在大尺寸测量领域具有显著的优越性,准确标定系统参数是实现高精度坐标测量的关键。为了克服传统自标定方法的缺点,提出了一种采用标准长度的改进自标定算法。该算法首先在稳定的基座上设置固定点,在X、Y、Z方向分别产生用激光干涉法精确测得的标准长度,然后将标准长度用于构造自标定的优化函数。通过提高相应优化函数的权重,进一步提高坐标测量精度。通过仿真实验证明了该算法的可行性。采用独立的激光干涉仪验证系统在大尺寸范围内的测量精度,当测量点分布在距系统坐标系原点［7.0 m,8.3 m］区间内,两组实验误差均分布在［-9.5 μm,4.6 μm］区间内,结果表明所提出自标定算法可显著提高大尺寸空间坐标测量精度。     

光电跟踪测量系统的动态成像分辨率分析及优化设计

光电跟踪测量系统的测量精度与成像质量受成像系统动态分辨率的影响.成像系统动态分辨率受光电跟踪测量系统跟踪精度的影响.分析与试验表明,光电跟踪测量系统的动态成像分辨率主要取决于静态分辨率和跟踪精度;工作过程中的光电跟踪测量系统的动态成像分辨率比光电跟踪测量系统的静态成像分辨率低;与传感器的积分时间相比,高频目标与低频目标对动态成像分辨率的影响模型不同;在传感器积分时间、目标的运动状态及对动态分辨率要求确定的条件下,可对静态成像分辨与控制系统进行优化设计.     

仪表着陆信号发生器校准研究

仪表着陆信号发生器是仪表着陆系统机载设备的专用检测设备,目前国内还没有公开发布的关于仪表着陆信号发生器的国家或行业范围内的检定/校准技术标准。本文通过对仪表着陆系统原理进行剖析,从仪表着陆信号发生器工作特点入手,对航向信标、下滑信标、指点信标等信号特点进行分析,给出了计量特性,并基于频谱分析仪直接测量法给出了各项计量特性的校准方法,同时对频谱分析仪引入的测量不确定度进行了分析,用GUM法评定了扩展不确定度。结果表明,给出的校准方法可满足仪表着陆信号发生器关键参数的校准需求,使用频谱分析仪校准符合仪表着陆信号发生器各计量特性的量值溯源要求。     

弹体导带槽宽度两次视觉精确测量方法研究

针对弹体导带槽宽的工业检测速度和精度要求,采用工业相机、镜头、计算机及专业图像处理软件等搭建了一套机器视觉系统,并依据图像处理算法设计了一个针对弹体导带浅槽宽度测量装置。通过采用标准件对测量系统进行标定,计算出成像系统的标定值,采用两次视觉测量方法分别测量16个弹体导带槽的上下槽宽,进行相应计算得出槽宽值,对这16个工件的实际测量值与三坐标测量结果进行对比试验,其结果表明,该系统的测量精度能够达到微米级,可以满足弹体导带槽宽的测量精度要求,且测量结果不受主观因素的影响。     

基于小波变换的高精度测距系统设计及DSP实现

目的为了解决传统物流行业机器人避障系统中存在的测距精度低、抗干扰性差等问题。方法提出一种基于DSP的温补与小波阈值滤噪的高精度超声测距系统,包括DSP最小系统、超声波传感器、LCD显示模块、温度补偿电路和报警电路等。超声波测距系统通过实时采集环境温度来修正声速值,采用小波阈值变换算法对回波信号进行处理,以提升回波信号的信噪比和起始点锐度。结果应用CCS4.2软件与DSP芯片进行调试、实验,实验表明在距离0～1200 mm内,系统的测量误差为±4 mm。结论采用小波阈值变换算法和温补电路,提高了传统物流机器人避障系统的测距精度。