基于镜面反射的手眼标定方法

针对Eye-on-Hand机器人手眼系统的标定问题,提出一种基于镜面反射的手眼标定方法。通过镜面反射获取图像,根据镜像原理,通过线性求解算法确定机器人末端执行器和相机坐标系的位姿关系。与以往的标定方法不同,该方法只需要3次改变平面镜的姿态,就能同时获得相机的内参数和手眼视觉系统的位姿关系,不会引入传统标定方法中利用机器人运动参数而产生的机器人运动误差。最后将其与Halcon手眼标定算法进行对比,验证了所提方法的正确性和可行性。     

检校场标定长焦航测相机参数

为实现长焦航测相机内参数及畸变参数标定,提出利用室外检校场对相机进行标定的方法。介绍了该方法由初值到精确值的两步法的求解步骤、计算过程及实验过程。首先通过给定已知特征点位置信息以及不同角度不同位置下拍摄的影像,通过特征点提取及匹配,根据像点坐标与世界坐标的线性对应关系,基于直接线性变换算法建立约束方程求取相机参数初值,进而通过混合LMQN(Levenberg-Marquardt与Qusai-Newton)迭代优化加速求解精确值。与精密测角法比无需精密设备的操作及记录,只需不同位置不同姿态拍摄多张包含精确位置信息的检校场影像即可。最后进行标定实验并对结果分析,基于检校场的标定方法在参数解算中特征点最大投影误差为2.471pixel,标定参数主点精度为9.7μm(2pixel),主距精度为4.3μm(1pixel),解算相机拍摄位置精度0.035m,满足测绘应用的精度需求。     

野外空间坐标测量中的任意姿态多目相机快速标定

针对野外复杂地形环境下,对于多个监测区域进行野外坐标测量的情况,提出一种利用双目立体视觉原理对相机3个姿态角及焦距同时进行现场校准的快速标定方法。该方法对传统的标定方法进行改进,可用于相机焦距、姿态未知的情况,对现场环境条件要求低,避免了传统标定方法中相机架设姿态受限的问题。首先通过选择合适的统一世界坐标系和坐标系旋转顺序,使标定得到的相机外参与相机姿态角对应。然后通过GPS测量得到两个标定点的世界坐标,将两个标定点的世界坐标和图像坐标代入成像模型,用最小二乘法解出相机的焦距和姿态角。在现场对其中一个监测区域进行实际测量验证,结果显示直径200 m的圆形监测区域内,相对误差优于0.38%。该方法工程应用性强,灵活度高,适用性广。     

机械臂全工作空间域非参数约束位姿误差估算

针对机械臂全工作空间域位姿误差估算,提出了非参数化约束的运动学误差综合解算与动态估算方法。基于误差等效微分变量和多关节运动的连杆坐标系误差等效微分变换,构建了机械臂运动学动态非参数化约束的位姿误差模型。将多因素产生末端位姿误差归结为与关节转角变量有关的周期性动态函数变化,实现了机械臂综合误差的动态函数化描述。根据多连杆坐标系关节运动耦合规律,设计了多关节运动空间坐标系位姿在线解耦变换与补偿算法。全工作空间域验证实验中,误差估算值与测量值之间的位置坐标的最大绝对值偏差小于0.01 mm,姿态角的最大绝对值偏差小于0.03°。实验结果表明,该方法可提高机械臂全工作空间域位姿误差估算的精度与可靠性。     

基于分布式二维激光测距仪的室内行人检测与跟踪

针对多台二维激光测距仪的空间标定问题进行研究,提出了基于虚拟二面体的激光测距仪标定新方法,并将不同激光测距仪采集的激光数据映射至同一参考坐标系中。在此基础上,提出了激光高斯背景模型(LGM)对激光数据进行背景建模,检测出运动目标,然后通过DBSCAN算法对同一类的点云目标进行聚类分析。最后,通过行人运动模型并结合卡尔曼滤波算法实现行人在不同激光视场下的准确跟踪。在实验中,利用真实的室内场景对本文算法进行验证,并就视场角和不同光照条件下的识别率与现有算法进行对比。实验利用不同类型的二维激光测距仪对场景中的行人目标进行检测与跟踪。实验结果表明:利用多台分布式激光测距仪可在不受光照条件的影响下实现大视角的室内场景监控,利用本文算法能够从多台激光融合的点云数据中较精确且稳定地检测并跟踪行人目标。     

制导枪榴弹姿态测试存储系统校准方法

为提高制导枪榴弹的命中率,要求弹载测姿系统实时地输出并存储精确的飞行参数.在枪榴弹空间狭小过载偏高环境下,姿态测试系统存在的误差很难通过庞大的硬件电路减小,针对这个问题采用了在试验前校准的方法,即对惯性测量单元标定的同时将采集模块采集测量的结果修正到与实际信号尽量贴合.实验数据分析结果表明,经过校准的系统采集的载体姿态数据精度提升了1～2个数量级.通过实验证明了该方法在理论层面有效可行.     

基于Stewart平台六维力传感器的分区静态标定方法

基于Stewart平台的六维力传感器具有结构紧凑、刚度大、量程宽等特点,它在工业机器人、空间站对接等领域具有广泛的应用前景.好的标定方法是正确使用传感器的基础.由于基于Stewart平台的六维力传感器是一个复杂的非线性系统,所以采用常规的线性标定方法必将带来较大的标定误差从而影响其使用性能.标定的实质是,由测量值空间到理论值空间的映射函数的确定过程.由函数逼近理论可知,当只在已知点集上给出函数值时,可用多项式或分段多项式等较简单函数逼近待定函数.基于上述思想,本文将整个测量空间划分为若干连续的子测量空间,再对每个子空间进行线性标定,从而提高了整个测量系统的标定精度.实验分析结果表明了该标定方法有效.     

用静电力和SAW滤波器对悬臂梁式SAW加速度计的扩程及其计量标定

提出了用声表面波滤波器测知加速度方向和大小的原理和方法,研究了电容器中的静电吸引力对加速度计敏感质量块的位置稳定作用,以及用它扩大悬臂梁式加速度计量程的原理.还对静电力扩程之后,加速度计测量值的校准、计量标定等问题进行了有益地探讨,针对电容器静电力的非线性扩程特点,提出了查询表式的在线实时测量换算读值方案.     

移动机器人导航中激光雷达测距性能研究

距离检测是移动机器人导航的一个关键问题.文章介绍了基于飞行时间法测距的二维激光雷达LMS291的工作原理,分析了影响LMS291测距性能的误差因素,通过统计分析对测距数据进行标定,研究了不同物体表面属性对测距精度的影响;通过混合像素测定方法确定LMS291的角度分辨率;通过对激光雷达测距性能的试验,建立测距误差模型.所得结论可以为复杂非结构化环境下移动机器人导航中障碍检测、环境建模及自定位提供支持.     

石英加速度计二次项误差系数显著性分析

在捷联系统中广泛使用的石英加速度计误差模型大多采用的是低阶误差模型,为进一步提高加速度计测量精度,需要完善石英加速度计的误差模型,在模型中引入高阶项系数。针对石英加速度计的二阶模型,分别采用试验室静态标定和3km火箭撬动态标定两种试验方法对其进行了误差标定试验,并对标定出的误差模型进行显著性分析,结果显示对于二次项系数,火箭撬动态标定的结果显著,而静态标定结果不显著。从而证明火箭撬试验对于分离误差模型高阶项系数的优越性。