基于一维激光测距仪的室内移动机器人定位

提出了一种利用安装在云台上的一维激光测距仪对移动机器人进行定位的方法.首先将机器人坐标系建立在云台上,并建立室内固定的参考坐标系,利用云台获取的旋转角以及一维激光测距仪采集到的距离信息对云台和一维激光测距仪标定.由激光测距仪扫描得到参考坐标系三轴上的三个点A、B、C求得移动机器人在室内参考坐标系下的定位.实验证明,该方...     

一种基于双目相机与单点激光测距仪的标定方法

近年来,随着工业机器人技术的不断完善,利用相机与激光测距仪结合测量的应用不断增多。为了使两者之间配合的更加便利,两者之间的标定是必不可少的。本文提出了一种基于双目相机与单点激光测距仪的标定方法,以双目相机光心为原点,建立相机坐标系。将单点激光测距仪光点打到标定板上,并在标定板上形成光斑,通过灰度重心法提取光斑中心像素点,利用双目相机的内参矩阵及深度数据获取光斑点的三维坐标值。然后利用两个三维坐标点建立公式求取外参参数的粗略解,同时通过相机坐标系下多个光斑点的三维坐标建立约束方程,并利用优化算法对约束方程进行优化,得到精确的外参参数值。该方法做法简单,且对标定器件无特殊要求,通过该方法得到的外参参数精度高,鲁棒性好。实测结果表明,通过该算法得到的外参参数进行重投影后,平均相对误差小于0.30%,能够应用于实际生产过程中。     

激光测量标定机器人坐标系位姿变换的正交化解算

针对大型装备智能制造中的机器人在线位姿激光跟踪测量与实时引导需求,提出了一种机器人坐标系与激光测量坐标系标定转换和解算方法。设计了基于距离原则的机器人末端光学工具中心点TCP(Tool Center Point)位置标定算法。通过运用空间点坐标重心化配置算法和基于罗德里格矩阵变换的最小二乘优化算法解算出了具有单位正交性的位姿变换旋转矩阵。进行了机器人坐标系位姿变换激光测量标定和优化对比实验,旋转矩阵初值和正交优化值进行点坐标转换后的综合RMSE分别为0.579 0mm和0.501 5mm。结果表明该方法能够有效改进姿态旋转矩阵正交性,并提高位姿变换解算精度。     

基于SFM的移动机器人运动轨迹的计算方法研究

针对移动机器人在摄像机标定过程中所行驶的运动轨迹计算问题,对摄像机标定的世界坐标系、摄像机坐标系与图像物理坐标系、经典针孔成像模型、标定基本原理、三维重建的SFM思想,以及运动轨迹计算方法进行了研究。首先分析了在摄像机标定过程中的4个常用坐标系之间的转换关系和摄像机模型;其次在摄像机标定中,介绍了基本投影几何、透镜畸变以及基本标定方法;最后在移动机器人运动轨迹的坐标计算原理的基础上,在VC++环境下运用Open CV函数库进行了具体的实验与详细地分析,并使用Matlab计算矩阵公式并得出了相应运动轨迹的三维图。研究结果表明,该方法充分发挥了Open CV函数库功能,提高了实验结果的准确性,完成了摄像机的标定工作,获得了机器人的运动轨迹坐标。     

三臂凿岩台车钎杆的绝对定位误差补偿研究

为提高三臂凿岩台车钎杆的绝对定位精度,首先,基于有限元仿真,采用正交试验法确定影响臂架柔性误差的主要参数,得到柔性误差补偿公式;之后,对受力关节坐标系进行变换,建立基于位置误差的运动学误差标定模型,并对模型中待标定参数进行冗余性分析,剔除冗余参数;最后,以激光全站仪为测量设备,利用LM算法对待标定参数进行求解,验证运动学标定效果。结果表明,该方法有效地补偿了钎杆绝对定位误差,钎杆的绝对定位误差降低了79. 6%。     

基于对偶四元数的机器人基坐标系标定方法研究

针对借助激光跟踪仪标定机器人所涉及的坐标系统一问题,对基于空间几何法拟合建立的基坐标系与机器人理论基坐标系的转换关系进行了研究,提出了一种基于对偶四元数法的机器人基坐标系标定方法。利用指数积公式推导了七自由度串联机器人正运动学,建立了基于对偶四元数表示法的机器人基坐标系标定模型,该模型将拟合建立的基坐标系与机器人理论基坐标系之间坐标转换的旋转与平移过程进行了统一描述。研究结果表明,该标定方法可一次性计算出标定方程的旋转部分和平移部分,避免了传统位姿分步计算过程中的误差传递,直接提高了标定精度。这些结论可对于类似机器人手眼标定、多机器人协作基坐标系标定问题提供参考。     

基于DSP的变外参摄像机在线标定

本文提出一种变外参摄像机的在线标定方法.首先对云台控制的摄像机的旋转建立了一个完整的数学模型,在模型中引入四元数表示旋转的参数.再根据旋转前后外参的变化计算出摄像机旋转的角度与云台通电时间之间的关系.这样对初始位置使用传统标定方法标定后,在DSP实时控制云台通断电的基础上,就可以根据云台的通电时间快速地的计算出每次旋转后摄像机的外部参数.实验结果表明,该方法操作简便,精度较高.     

一种基于双目视觉的手眼标定方法

提供了一种能同时标定摄像机与机器人手眼关系的方法,精确控制视觉机器人末端执行器做2次旋转运动和5次平移运动.建立视觉机器人末端执行机构和摄像机两个坐标系之间位置相互转换的方程,求得摄像机内参数及手眼关系,在标定的过程中取黑白棋盘中的一个成像点,无需匹配和正交运动,方便对执行机构进行控制.模拟实验数据与真实图像数据试验表明,该手眼标定方法可行、有效.     

测绘相机坐标系与立方镜转换矩阵的标定

介绍了一种测绘相机坐标系与立方镜之间关系的标定方法。对两坐标系的转换矩阵、标定方法和标定精度进行研究。推导了两坐标系的关系,建立了坐标系间的转换矩阵。利用高精度二维转台、0.5″经纬仪和平行光管完成了测绘相机与相机立方镜坐标系之间的角度测量。最后,对标定精度进行了分析。误差分析结果表明:该方法的标定精度优于2″(1σ),可以满足测绘相机坐标系与立方镜转换关系的标定要求,具有实用价值。     

基于单幅建筑物图像的三维信息提取

提出并实现了一种利用矩形结构从单幅建筑物图像中提取三维信息的方法.该方法只需要单幅图像和建筑物中易于测量的矩形一边长度作为输入,就可以获得场景中的各种三维信息.本文首先利用空间三方向正交的平行线束求出图像中的消火点,标定相机内参;然后,利用消火点、相机内参和矩形一边长度,对场景中不同位置关系的平面上三维信息的提取方法进行了研究,给出了2个一般性的结论,同时提出了一种物体高度测基的新方法;最后,利用人机交可=的方式提取了室内、外场景的三维信息,并对计算结果的精度进行了分析.实验结果表明,本文方法具有所需条件少、测量信息多的特点,对于三维重建、虚拟现实等领域具有很高的应用价值.     

激光测距机故障机理及维修训练平台研究

维修训练是装备教学保障的一项重要内容,武器装备的现代化对维修训练工作提出了新的要求.根据激光测距机的工作环境特点和故障发生机理,将故障设置技术与单片机技术进行融合,采用测距机实物结合单片机模拟控制的方法设计、制作了激光测距机的维修训练平台.通过维修训练平台可以实现激光测距机常见故障的设置,并在故障码的指引下引导受训人员...     

基于MILP的AUV实时优化行为方法研究

针对自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicles,AUV)复杂动态环境下的实时局部路径规划的问题,采用了在全局坐标系下基于混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming,MILP)的最优轨迹产生方法。在全局坐标系下,把复杂动态环境下AUV路径规划这一非线性问题,描述成满足一组线性约束同时使目标函数极小的线性规划问题,嵌入基于MILP的规划器,从而得到一条满足性能要求的最优路径。该方法充分考虑了障碍物、目标、本体动力学以及传感器的约束,并结合实际AUV动力学模型进行优化,半物理仿真实验结果验证了该方法的合理有效性。     

激光测距仪器维修训练系统的激励电压源设计

激光测距仪器维修训练系统可满足多种型号测距仪器的测试需求,而激励电源是该系统的关键部件。对基于USB总线的程控激励电压源进行了设计,可调电压源主要由ATmega16单片机与4通道数字电位器AD8403等器件构成,USB通信电路由ATmega16与PDIUSBD12构成,并且在Windows XP系统下开发了相应的WDM驱动程序。测试结果表明该激励电压源能够满足激光测距维修训练系统要求。     

无线视频监控系统人脸跟踪功能的实现

为实现视频监控的人脸跟踪功能,结合计算机视觉与舵机云台控制技术,设计了一种基于嵌入式处理器的无线视频监控系统.利用 MicroPython 计算机视觉库对采集图像进行滤波处理,以增强图像效果.采用改进卷积神经网络模型进行机器学习和人脸识别,将处理后的监控图像上传至服务器,用户可通过查看浏览器进行实时监控.测试结果表明,当有人脸出现在视频监控范围内时,系统可驱动舵机云台进行有效的人脸识别与追踪.     

激光波高测量中示踪粒子性能分析

激光测量流体波动的波面高度,其基本原理是将激光投射到流体表面,通过计算投射距离,反演出波面高度。由于投射目标是气液的界面,,因此需要在接收激光投射的目标流体表面加用反射物质,以正确显示波面位置。通常采用反射示踪粒子撒播在被测流体表面,这是波高测量系统中的重要组成部分。本文通过对比不同示踪粒子反射性能的实验结果,分析所测示踪粒子的效果,对不同示踪粒子的特点、存在问题给出鉴定与讨论,并归纳出良好的波面反射示踪粒子应具备的特性。特别指出在气液交界面不宜使用气泡为示踪粒子及其原因。     

激光跟踪运动物体空间坐标测量系统研究

基于激光跟踪干涉测量法建立的柔性三坐标测量系统能够有效地解决运动物体 (如机器人手臂、数控机床刀具 )空间位置测量 ,并且有望获得高的精度。讨论了球坐标法激光跟踪干涉动态测量 ,给出了测量原理和系统构成 ,建立了数学模型和实验。     

A method of the laser-television control of geometric parameters of objects with complex shapes

A mathematical model of the laser-telemetric measurement method with angular scanning was developed. It describes the measurement procedure of scanning an object at different spatial angles of the TVcamera optical axis under the control of the distances to separate points using a laser ranger. A technique for forming a digital image of a spatial object (“cloud” of points) from a flat image on the basis of the objectsurface approximation by a set of planes, which are constructed using reference points that reflected the laser beam. A device that implements the proposed method was developed.     

宽厚板板形测量系统与标定方法研究

针对当前宽厚板板形在线智能化检测的需求,设计一种单激光器多相机的宽厚板板形测量系统,提出一种基于唯一激光平面的多相机坐标系姿态校准标定方法。板形测量系统由分别位于宽厚板矫正机前后的两个相同的子系统组成,子系统采用多相机测量视野拼接的方式,实现宽厚板板形的检测;利用相邻相机公共视野中同一姿态标定板世界坐标系的唯一性,将多个相机的坐标系映射在基准坐标系下,根据实际激光平面的唯一性将多个相机坐标系统一为同一姿态,并通过统一坐标后相邻相机点云数据的位置关系,实现多相机测量数据的快速拼接,完成多相机结构光测量系统坐标系的标定。试验结果表明,该方法准确有效,为大视场结构光三维测量提供了一种有效的测量标定方法。     

三维焊缝形貌信息的变基准测量数据处理方法

为了实现大型航空航天薄壁结构件的精密激光焊接,在研制开发＂5＋2＂轴激光焊接测量系统的基础上,提出了一种变基准测量数据处理方法,通过齐次坐标变换,将表达在局部测量基准下的三维焊缝形貌信息转换到统一的机床基准下,建立了三维焊缝的几何模型,并对机床几何误差进行了分析与补偿。以某型号航空航天结构模拟件为例,通过在线测量、数据处理、几何建模以及编程加工进行验证,结果表明该方法能够满足实际加工的要求。