基于IDL的中子谱仪样品台运动仿真

为实现对中子谱仪的标定数据处理,完成中子谱仪样品台运动仿真,利用交互式数据语言(IDL)进行了人机交互界面的软件开发,实现了样品台移动样品进行衍射测量的运动仿真。针对实际标定过程的需求确定了界面流程,从而设计出界面布局,分析了三维可视化原理,从而建立起样品台三维场景,构建了事件管理机制,从而实现人机交互;建立了样品台运动仿真计算模型;针对实验数据进行了实例演示。仿真结果表明:样品台可将样品中各个测量点依次移动到中子衍射点,并将测量矢量对齐散射矢量,实现了中子衍射测量。     

手眼系统中刀具刀头位姿标定与视觉引导

在服务机器人的日常任务中要求机械手抓取不同的目标,且根据目标的放置位姿的不同需要从相应角度进行抓取,但机械手与手持目标的位姿关系往往难以精确和直接地测量。以刀具作为手持目标,利用eye-in-hand手眼系统抓取该目标后,在线标定手眼与手持刀具刀头的位姿关系,首先给出了摄像机调焦前后焦距标定的计算方法,再将调整焦距视为摄像机沿光轴的平移运动,通过调焦前后摄像机获取的两幅图像,标定出刀具在摄像机和机械手坐标系下的位姿,同时给出了刀具刀头到期望加工点的导向矢量计算方法。     

一种基于运动的线结构光视觉测量系统标定方法

针对船体分段数字化测量提出了一种基于直角坐标机器人的线结构光视觉测量系统.通过控制机器人的运动,安装在其末端的线结构光视觉传感器对固定的平面靶标成像,实现了摄像机坐标系与机器人坐标系位姿关系标定;同时利用交比不变性原理获取平面靶标上的特征点坐标,完成了结构光平面参数的标定.该方法易于实现,通过对已知的标准工件进行测量实...     

粉末中子衍射谱仪数据采集与处理系统

针对高分辨粉末中子衍射谱仪,采用现场可编程门阵列(FPGA)和C8051F060芯片实现了中子衍射数据采集与处理系统的设计;系统可对64路不同方向的中子同时进行计数,获得测量粉末样品的中子衍射谱;同时,为了获得多路计数器良好的一致性,系统利用C8051F060自身集成的ADC模块复用于64路中子多道脉冲幅度分析进行多路标定;实验表明:该系统能够准确地对64路衍射中子信号进行计数,每路计数率最高为106,具有较高的应用价值。     

基于HALCON的机器人手眼标定精度分析与反演方法

通过视觉引导机器人完成抓取任务,机器人手眼标定的精度直接影响了抓取任务作业精度和抓取成功率。对于基于位置的机器人视觉引导系统,手眼标定的任务则是确定机器人坐标系与相机坐标系之间的位姿关系。通过HALCON平台,使用线性标定法实现了6DOF机器人的手眼标定。对手眼标定的结果进行反演,直观地展示了手眼标定的精确程度。最后通过采集多组不同数量的图片,在HALCON平台下验证了不同摄像机模型对手眼标定的精度影响,以及同种摄像机模型在不同数量图片的情况下手眼标定的标定精度。实验证明,根据位姿矩阵中待求解的未知量个数采集合适数量的图片和使用更精确的摄像机模型能够提高手眼标定的精度。     

机械臂绝对定位精度测量

提出了用激光跟踪仪标定机械臂的D-H参数、测量机械臂绝对位姿以及对机械臂的绝对定位精度进行分析的方法;用激光跟踪仪测量机械臂各个关节单独运动时得到的一系列离散点,就可确定机械臂各个关节的轴线,由此建立机械臂的D-H坐标系,并对D-H参数进行标定;然后,给出了由6D激光头位姿确定机械臂末端位姿的方法;最后,推出了由测量位姿值与命令位姿值相比较,得到机械臂绝对定位的位置和姿态偏差的方法;这些方法可以有效、迅速地完成对机械臂绝对定位精度的测量.     

运动平台双IMU与视觉组合姿态测量算法

快速、准确地获取被测物体的姿态信息,对于航空航天、工业生产等领域都具有重要意义。相较于单IMU测量物体相对于惯性坐标系的姿态,在未知平台的运动状态的情况下,采用双IMU实现物体相对于运动平台坐标系的姿态测量。将IMU测量速度快、短期精度高的特点与视觉测量误差不随时间发散的特点相结合,研究运动平台上双IMU与视觉组合姿态测量算法。提出了一种多速率自适应拓展卡尔曼滤波（MAEKF）算法来融合IMU与视觉的测量结果。采用正交双矢量标定法与q-method实现惯性测量中的坐标系标定。实验证明,该组合姿态测量算法能快速、准确地测量被测物体相对于运动平台的姿态。     

掘进机全站仪与捷联惯导组合定位方法

针对基于全站仪的掘进机定位方法因井下粉尘过大等导致光路被遮挡而无法进行定位、基于捷联惯导的掘进机定位方法累计误差随时间推移逐渐增大的问题,提出一种掘进机全站仪与捷联惯导组合定位方法。首先,采用全站仪测量掘进机位置参数,采用捷联惯导测量掘进机位姿参数并进行解算;然后,将捷联惯导测量的掘进机所在位置经纬度转换为西安80坐标系下的坐标值,实现与全站仪测量坐标系的统一;最后,采用卡尔曼滤波方法将全站仪与捷联惯导测量数据进行融合,获取掘进机位姿数据。试验结果表明该方法具有较高的定位精度:x方向的定位误差最大值为0.029 1m,最小值为0.010 0m,平均值为0.019 93m;y方向的定位误差最大值为0.029 5m,最小值为0.011 0m,平均值为0.018 26m。     

大尺寸复杂形状组合测量系统的全局标定与多视数据融合

为解决大尺寸复杂形状全局测量与局部精度控制的矛盾,提出以大空间测量设备为全局控制手段,集成终端近距离测量设备的组合测量、全局标定与数据融合方法.在多站位下观测测量控制网以获取冗余观测数据,利用测量平差优化技术完成控制网的高精度标定.建立全局测量坐标系与测量控制网的物理关联,实现测量空间基准定义的唯一性.布设扫描仪观测目标并建立基准坐标系,为扫描仪位姿空间定位提供观测目标.建立扫描仪坐标映射模型,基于平差优化技术完成模型的高精度标定.测量过程中通过移动扫描仪获取多视角精密测量数据,利用激光跟踪仪完成局部视角位姿的动态跟踪,结合控制网的坐标观测实现局部视角测量数据的全局标定与数据融合.实验结果表明,所提出的组合测量与标定方法有效地拓展了测量空间并控制了全局测量误差,同时避免了额外标定设备与标定操作的介入对测量工作的干扰.     

基于非线性优化的机器人坐标系标定方法

利用激光跟踪仪检测或校准工业机器人,须先对机器人坐标系进行标定。研究一种基于非线性优化的机器人坐标系标定方法。即在机器人末端固定一靶点,机器人运动多个位姿,激光跟踪仪对靶点进行测量,建立多位姿约束方程,并采用非线性优化算法同步标定机座坐标系及靶点坐标。该方法无须特殊机械工装,可适用于空载或末端带有各类执行器的工业机器人系统。经实验验证:相较于经典封闭解法,该方法采用非线性优化,具有良好的鲁棒性,可有效减小因机器人运动模型不准确引起的转换误差。     

双目视觉引导机器人码垛定位技术的研究

针对机器人采用示教方式码垛时所遇到的误抓取等问题,提出了一种基于双目视觉引导机器人码垛的定位方法。完成了双目标定、手眼标定以及极线校正工作,利用灰度变换与图像滤波相融合的算法对图像进行预处理,提高图像的质量。将图像的灰度级分布与立体匹配算法相结合,提高立体匹配的精度,获得更好的视差图像,对视差图像进行处理得到了码垛产品区域的中心点,然后结合平行双目系统和手眼标定的结果引导机器人对产品进行定位、码垛。实验表明：该方法可实现对产品区域中心点的精确定位,获得其坐标值,引导机器人码垛。     

基于旋转多视角深度配准的三维重建方法

针对在旋转平台上采集得到的多视角数据,提出一种有效的配准方法,同时结合双目立体视觉测量构建了完整的三维重建系统。通过拍摄旋转平台上多个视角下的标定板图像,提取标定板图像角点信息,计算出旋转平台坐标系和摄像机坐标系的空间位置关系,进一步推导出不同视角下的坐标转换关系,从而实现不同视角的数据配准。实验结果表明,基于本配准方法的旋转多视角双目测量系统具有较高的配准精度,能有效用于物体表面三维重建。     

基于相机标定的跨相机场景拼接方法

针对单相机场景下的智能交通应用得到了较好的发展,但跨区域研究还处在起步阶段的问题,本文提出一种基于相机标定的跨相机场景拼接方法.首先,通过消失点标定分别建立两个相机场景中子世界坐标系下的物理信息到二维图像的映射关系;其次通过两个子世界坐标系间的公共信息来完成相机间的投影变换;最后,通过提出的逆投影思想和平移矢量关系来完成道路场景拼接.通过实验结果表明,该方法能够较好的实现道路场景拼接和跨区域道路物理测量,为相关实际应用研究奠定基础.     

高精度数字陀螺仪安装误差标定与补偿方法

高精度数字陀螺仪精度高、使用方便,有着广阔的应用前景;而在实际应用中发现,安装误差是严重影响陀螺仪输出精度的主要原因之一。文中在推导高精度数字陀螺仪输出模型的基础上,提出通过求解比例系数来确定坐标变换矩阵,对高精度数字陀螺仪进行安装误差标定与补偿的方法。详细说明了高精度数字陀螺仪安装误差标定步骤和比例系数求解方法;实验结果表明：该方法能够有效的补偿高精度数字陀螺仪的安装误差,标定补偿后陀螺仪全量程测量范围内的绝对误差小于0.045°/s,测量精度提高了1-2个数量级,准确的将陀螺仪输出变换到载体正交坐标系下,为高精度数字陀螺仪的工程应用奠定了基础。     

语音谱参数的切换双预测多级矢量量化的码本设计方法

提出了语音谱参数的切换双预测多级矢量量化算法（DPMSVQ） 的码本设计方法。这种改进的多级矢量量化方法充分利用语音谱参数的短时相关和长时相关特性，采用了有记忆的多级矢量量化算法（MSVQ）；并且通过利用相邻语音帧间语音谱参数的强相关和弱相关的不同特点，采用了分别对应于强相关和弱相关的两个预测值，进一步减小了语音谱参数编码位率。切换双预测多级矢量量化方法能够实现21位的语音谱参数近似“透明”量化，同时能够使语音谱参数量化时的计算复杂度略有减少，所需的存储空间大为减少。     

自主导航移动机器人视觉系统的一种标定方法

设计了一种基于视场中单个目标点的视觉系统标定方法,任意选取视场中的一点作为目标点,以该目标点为基准,机器人作相对运动来获得多个特征点。建立图像系列对应点之间的几何约束关系及各坐标系之间的变换矩阵,确定变换矩阵关系式,进一步求解摄像机的内外参数。该标定方法只需提取场景中的一个景物点,对机器人的运动控制操作方便、算法实现简洁。实验结果验证了该方法的有效性。     

基于极坐标和蒙特卡罗估计的超声图像去噪方法

针对超声图像采集特性和斑点噪声分布特点, 提出极坐标系下融合蒙特卡罗估计的斑点噪声抑制方法。首先对极坐标系下含噪图像进行对数变换, 然后再与估计点相关的任意径向方向进行全局域采样, 根据样本点与估计点空间相关性和斑点噪声分布模型构造权重因子, 最后利用蒙特卡罗方法实现斑点噪声似然加权估计。实验结果表明, 该算法在滤除斑点噪声的同时, 更好地保持了图像细节信息。     

基于相机空间点约束的机器人工具标定方法

工具标定就是确定工具坐标系相对于机器人末端坐标系的变换矩阵,但传统的解决方案是通过人工示教点约束的方法,为此提出一种基于视觉相机空间的自动工具标定方法。在末端工具上增加特征点如圆环标志,利用相机建立机器人三维空间与相机二维空间之间的关系,通过自动的三维空间视觉定位,实现对圆环标志的中心点的点约束,视觉定位不需要相机的标定等繁琐过程。基于机器人的正运动学和相机空间点约束完成工具中心点(TCP)求解。重复实验的标定误差小于0.05 mm,实验的绝对定位误差小于0.1 mm,验证了基于相机空间定位的工具标定具有较高的可重复性以及可靠性。     

基于光学扫描的高精度基准孔测量方法研究

飞机部件装配连接孔的位置精度对飞机装配质量和使用寿命有重要影响。提出了一种高精度基准测量技术,利用伺服电机和光学扫描仪组成基准找正装置对基准孔进行扫描得到基准孔三维点云数据;然后对测量数据进行基准孔边界提取并通过最小二乘法计算出基准孔中心坐标;最后利用基准找正装置坐标系和数控机床坐标系的标定关系,计算得到基准孔中心在机床坐标系下的坐标。通过实验验证,证明了该方法能够对基准孔三维坐标进行精确测量,且具有一定的鲁棒性。     

光栅投影测量系统三维形貌拼接技术研究

针对尺寸较大或型面复杂的被测物形貌的测量,提出了一种基于投影仪投射标记点和全局控制点的三维形貌拼接方案。方案充分利用光栅投影测量系统的优势,以拼接相机坐标系为中介,将被测物表面在投影系统视觉传感器坐标系下的多视点云坐标转换到全局坐标系下,实现了将投影系统视觉传感器在不同位置、不同角度的测量数据统一到全局坐标系,完成拼接。该方案避免了人工标记点的粘贴,保持了被测物表面的原有形貌,提高了测量效率,同时克服了基于相邻图像重叠拼接中的误差累积问题。此方案方法操作简单,原理可行,精度可满足要求。实验结果表明:拼接的X,Y,Z坐标均方根误差分别为:0.056 mm、0.023 mm、0.165 mm,测量系统的绝对误差为0.33 mm。