基于彩色图像的高速目标单目位姿测量方法

针对风洞分离实验对于视觉测量系统的高精度、大视场、高速的测量要求,提出一种基于单目摄像机的风洞运动目标位姿测量方法。该方法利用单目摄像机进行运动目标位姿信息测量,相比于双目测量方法具有设备简单、视场大的优点。首先提出一种基于靶标特征点相互约束关系的参数优化方法,采用复合式靶标实现摄像机的快速高精度标定;针对目标运动图像处理,提出一种基于图像差叠法和标记点位置估计的图像快速分割与目标定位方法,实现图像特征的快速准确定位;针对单目测量要求及目标运动特性,提出一种基于方向估计标记点布局方式,实现合作标记点的快速识别和提取;最后利用单目视觉原理求解运动目标的位置和姿态信息,通过实验室模拟实验完成了测量系统的精度验证,在1 m×1 m视场范围内,其位移测量精度可达到0.19 mm,俯仰和偏航角测量精度可达到0.18°。     

基于单目视觉和激光测距仪的位姿测量算法

基于单目手眼相机和激光测距仪,提出了一种尺寸未知的空间矩形平面的位姿测量算法.该算法不需要知道矩形平面的4个顶点的物体坐标,只需要知道它们的图像坐标、激光点的图像坐标和激光测距结果,就能够计算出尺寸未知空间矩形平面在相机坐标系下的位姿,并且计算出矩形平面的尺寸.通过建立单目手眼相机和激光测距仪的数学模型,对该算法进行了验证.实验结果表明,该算法是有效的,可以应用于机器人对空间物体的跟踪、定位以及抓取.     

基于并联理论的单目视觉位姿估计

搭建了一种主动式测量系统用于测试伺服稳定平台的伺服精度.以此系统为基础,提出了基于并联理论的单目视觉位姿测量方法.介绍了系统的硬件组成和系统测量原理,分析了系统的分辨率.给出了激光点在投影靶坐标系下的计算原理及过程.然后,从并联机构的自由度出发,将视觉测量系统等效地转化为一个并联机构,将视觉测量系统的位姿估计问题转换为并联机构的正解问题.利用并联机构的运动影响系数迭代求解系统的位姿,由并联机构关节螺旋直接得到影响系数,由此简化了推导过程.仿真和实验结果表明:系统的姿态测量精度为±0.05°.该方法能够快速稳定的收敛,基本达到了系统的设计要求.     

基于CAD模型的单目六自由度位姿测量

为实现单目摄像头对一般工业零件的六自由度位姿测量,研究了离线模板库自动建立,图像处理以及优化匹配3个方面的问题。首先,由STL文件格式的CAD文件建立不同观察方位下的匹配模板,定义了一种方便模板库调用并有图像意义的位姿描述参数。然后,对Chamfer Match方法进行改进,将距离映射图按边缘倾角分层,结合模板探索点的倾角进行匹配,在不增加运算量的情况下提升匹配度函数的灵敏性。最后,使用加入了退火算法的遗传算法进行最优搜索,从而提高匹配效率。实验结果表明:基于文中的方法完成一次位姿测量耗时在500ms以内,搜索可以获到正确的结果。在330mm观察距离上,平移误差和深度方向误差分别控制在1mm、2mm以内,转角误差为1°左右。得到的结果基本满足单目视觉六自由度位姿快速匹配自动测量的要求。     

单目视觉位姿测量的线性求解

利用定位特征点在图像中的坐标求解空间位姿算法是单目视觉位姿测量技术中的关键.针对这个问题,在距离因子的基础上建立了非线性的位姿测量模型.利用代数变换方法将非线性测量模型转化成线性非齐次方程组.根据代数变换过程中变量之间的相互关系,建立方程组通解之间的乘积关系方程组.再次利用代数变换对乘积关系进行线性变换,并利用P4P问题中共面特征点姿态测量唯一解的特性,实现位姿测量的线性求解.通过数值仿真和实际测量两个试验对该位姿测量算法进行了精度验证,试验数据表明该方法可以有效抑制图像噪声干扰,提高位姿测量的精度.     

基于单目视觉的并联机器人末端位姿检测

高效、准确地检测机器人末端位姿误差是实现运动学标定的关键环节。提出一种基于单目摄像机拍摄立体靶标序列图像信息的末端执行器6维位姿误差辨识方法,构造具有平行四边形几何约束的四个空间特征点,并以平行四边形的两个消隐点为约束,建立空间刚体位姿与其二维图像映射关系模型,实现末端位姿的精确定位,然后以Delta高速并联机器人为对象,进行了运动学标定试验,验证该方法的有效性,为这类机器人低成本、快速、在线运动学标定提供重要的理论与技术基础。     

基于机器人的对接位姿视觉测量系统标定研究

针对传统的相机内参矩阵和相机位置参数标定方法较为繁琐复杂且与相机内参标定互相割裂的痛点,本文设计了一种基于机器人的对接位姿视觉测量系统标定方法,利用采集得到的不同位姿关系下标定板图像以及对应的末端机器人末端执行器位姿数据,解算视觉位姿测量过程中涉及到的不同坐标系间位姿转换关系,一次性完成相机内参标定和相机位置参数标定....     

基于机器视觉的吊具位姿检测系统

提出1种基于单目机器视觉的吊具空间位姿的传感检测系统,在装卸箱过程中实时检测吊具位姿。首先在起重机小车上选取基准点,并安装近红外相机,在吊具上安装由3个发射灯组成的结构光源。用单目相机拍摄吊具上的结构光源,并在暗图像中通过图像识别算法识别出光源在相机中的坐标。然后根据相机标定参数和相机、基准点坐标关系等得到吊具在基准点坐标中的位置和姿态。相较于现有的设备,此检测系统具有成本低、全天候、快速准确等特点,其能为吊具控制系统提供了可靠的反馈数据。     

基于双目视觉的零件位姿测量系统研究

在机器人自动加工系统中,针对待加工零件存在体积大、异形等导致工件难以精确定位的问题,提出了一种基于双目视觉的零件位姿测量系统。在该位姿测量系统中,通过在待加工零件上放置不等腰直角三角形参照物的方法来对其进行局部双目拍摄。对拍摄后的图像采用Harris角点特征检测参照物角点并匹配,进而求解参照物的角点世界坐标,然后通过坐标变换完成对待加工零件的初始位姿测量。并建立了位姿测量系统的数学模型,通过MATLAB语言编写了位姿求解计算程序。最后搭建了位姿测量系统实验平台,联合C#语言设计了一款零件位姿测量系统软件,并进行了位姿测量实验。本视觉系统相对于市场上机器人加工系统中的视觉系统成本很低。实验结果表明该系统能够有效求解待加工零件的位姿,为修正机器人加工系统中的加工轨迹提供了技术支持。     

基于双目视觉的零件位姿测量系统研究

在机器人自动加工系统中,针对待加工零件存在体积大、异形等导致工件难以精确定位的问题,提出了一种基于双目视觉的零件位姿测量系统。在该位姿测量系统中,通过在待加工零件上放置不等腰直角三角形参照物的方法来对其进行局部双目拍摄。对拍摄后的图像采用Harris角点特征检测参照物角点并匹配,进而求解参照物的角点世界坐标,然后通过坐标变换完成对待加工零件的初始位姿测量。并建立了位姿测量系统的数学模型,通过MATLAB语言编写了位姿求解计算程序。最后搭建了位姿测量系统实验平台,联合C#语言设计了一款零件位姿测量系统软件,并进行了位姿测量实验。本视觉系统相对于市场上机器人加工系统中的视觉系统成本很低。实验结果表明该系统能够有效求解待加工零件的位姿,为修正机器人加工系统中的加工轨迹提供了技术支持。     

基于视觉的活塞环闭口间隙自动测量关键技术研究

提出了一种运用机器视觉测量活塞环闭口间隙的新方法,实现对闭口间隙高精度、高效率的自动化检测。该方法从被测对象定位、照明条件设置和等物距测量控制等方面,确保了测量信息源头的准确性。提出了创新的视觉检测标定方法,给测量活动提供准确方便的溯源基准;给出了针对性的闭口间隙图像处理和基于最小距离法直线拟合的数据产生路线。实验证明:该方法对活塞环闭口间隙的测量结果有良好的准确性和稳定性。     

基于响应曲面法的Aermet100磨削力预测模型研究

为了优化超高强度钢Aermet100磨削参数,采用响应曲面实验法,对Aermet100平面磨削力展开了预测模型研究,建立了磨削力的全系数项回归预测模型;采用显著性检验方法,对磨削力预测模型的显著项和不显著项进行了分析,去除了不显著项,对磨削力预测模型进行了简化;基于所建模型,分析了磨削参数对磨削力的影响规律。结果表明:简化的磨削力预测模型误差小,可对磨削力进行有效预测;磨削深度ap与工件速度vw、砂轮速度vs的交互作用对磨削力影响显著;磨削力随着工件速度vw、磨削深度ap的增加而增加,随着砂轮速度vs的增加而降低。     

螺旋铣孔工艺参数对CFRP分层的影响研究

选取螺旋铣孔过程中切削速度、轴向进给以及偏心量为对分层产生主要影响的工艺参数。为得到建模所需数据,切削实验采用三因素三水平全因素实验设计,并使用螺旋铣孔工艺专用涂层刀具。基于实验数据,通过多元非线性回归-响应曲面法,建立分层缺陷和螺旋铣孔工艺参数之间的数学模型,并用MATLAB画出响应曲面图,最后通过曲面图直观地分析了三种参数对分层的影响,指出两个导致分层的主要因素。