基于线激光传感器旋转扫描的空间高精度三维测量方法

为了实现大型车体内部空间三维数据的快速、高精度测量,研发了基于线激光传感器旋转扫描的测量系统。详细介绍了该系统的构成与测量原理,深入分析了线激光传感器测量原理及坐标系统一的方法,并对所研发的线激光旋转扫描系统进行了数据测试及精度验证,结果表明,该系统测量精度高,测量速度快,稳定性好。     

机器人柔性扫描测量系统标定方法

为了实现复杂工件的在线快速测量,开发了一种基于工业机器人与结构光扫描仪的柔性测量系统,结构光传感器安装在机械臂末端。针对该系统整体测量精度不足问题,提出了一种基于距离约束的手眼关系参数和机器人运动学参数联合标定方法。首先,通过机器人单轴旋转与基于罗德里格矩阵的算法实现手眼关系初始标定;然后,建立了基于距离约束的误差模型,通过Levenberg-Marquardt算法辨识系统参数,保证了参数辨识的准确性和鲁棒性,最终实现了对手眼参数误差和机器人运动学参数误差的修正。基于KUKA机器人和结构光扫描仪进行了标定和测量试验。试验结果表明,在机器人的工作空间内,距离误差的最大值由0.889 3mm降低到0.424 9mm,平均值由0.778 4mm降低到0.385 2mm,验证了该标定方法的有效性。     

基于Scheimpflug定律的线结构光系统摄像机标定方法

建立了基于倾斜镜头的摄像机标定模型,给出了利用HALCON软件的简便标定方法。以线结构光传感器模型为基础,深入研究了满足Scheimpflug定律的恒聚焦光路系统,Scheimpflug定律使光敏元件和镜头之间产生了一个夹角,镜头相对于相机是倾斜放置的。针对倾斜镜头的标定做了相应的研究,利用传统摄像机标定的线性与非线性模型建立了基于倾斜镜头的摄像机数学模型,并利用HALCON机器视觉软件给出流程化的标定步骤。     

一种基于工件偏转的激光线扫描误差补偿方法

在激光线扫描测量过程中,外界环境或设备本身等因素会造成测量结果产生粗大误差.因此,为了弥补激光线扫描对目标测量精度的不足,提出了一种基于工件偏转角的激光线扫描误差补偿方法.首先,针对测量系统内的点云预提取问题,提出了目标数据优化获取的技术方案;然后,在光场能量分布的基础上获取对应的位移偏差,进而建立基于工件偏转的误差补...     

可编程动态旋转靶标标定方法

动态旋转靶标可以给出检测光电测量设备跟踪精度和测量精度的空间角度真值,针对动态靶标的空间角度标定问题提出了基于线阵CCD标定和视频判读标定的方法。他们是建立在对动态靶标空间位置重复性进行统计的基础上,利用Excel等软件完成脱靶量数据处理。实验结果表明,所提出的方法能够消除由于曝光、扫描和转移等时间不同步问题引起的单点电视脱靶量误差,能够实现对动态靶标的标定。     

基于三点透视模型的线结构光系统标定方法

针对现有线结构光传感系统标定过程中对设备要求高、标定过程繁琐等问题,提出一种基于三点透视模型的快速标定方法。引入一个可自由移动的平面靶标,靶标上只需要共线、且相互位置确定的三个特征点,利用共线三点建立三点透视数学模型,根据三个特征点以及光条纹在摄像机像面的成像信息,就可以获取光平面上标定点在摄像机坐标系下的坐标。平面靶标在视觉范围内任意移动几个位置,得到光平面上多个标定点坐标,从而确定光平面方程。实验证明,该方法平均相对测量误差小于0.8%。该方法不需要昂贵的辅助调整设备,也不需要求解坐标系之间的转换矩阵,简单、快速,适合现场标定。     

双侧远心线阵视觉系统的动态扫描成像标定

目前对于由双侧远心镜头和线阵相机组成的成像系统标定方法的研究较少,尤其是考虑动态扫描情况下的双侧远心线阵成像系统标定.文中首先对线阵相机扫描方向做类投影变换处理,进而结合仿射成像建立了双侧远心线阵成像系统的几何成像模型;之后,分析了影响成像效果的各类畸变因素,包括扫描方向速度波动导致的畸变以及成像镜头畸变;接着,给出了...     

机载激光雷达系统标定方法

机载激光雷达系统投入测量工作前首先要标定激光雷达与导航系统的安装偏差参数。首先利用激光雷达反射强度信息确定和检测控制区,接着通过控制区平均获取对应的控制点,并根据控制点量测构造包含偏差参数和导航参数信息的激光矢量量测方程,然后利用广义最小二乘法对噪声进行白化操作,最后进最小方差准则下的内方位参数估计。实验结果表明,算法能够有效抑制导航系统误差造成的系统矩阵不精确,在量测噪声放大和放宽小角度假设条件下的偏差参数估计优于传统方法。满足机载激光雷达系统标定对精度和鲁棒性的要求。     

线结构光传感系统的快速标定方法

针对现有线结构光传感系统标定过程中对设备要求高、标定过程繁琐等问题,提出一种基于三点透视模型的快速标定方法.引入一个可自由移动的平面靶标,靶标上只需要共线且相互位置确定的3个特征点,利用共线三点建立三点透视数学模型,根据3个特征点以及光条纹在摄像机像面的成像信息,获取了光平面上标定点在摄像机坐标系下的坐标.平面靶标在视觉范围内任意移动几个位置,得到光平面上多个标定点坐标,从而确定光平面方程.实验证明,该方法平均相对测量误差约为0.72%,标定时不需要昂贵的辅助调整设备,也不需要求解坐标系之间的转换矩阵,简单、快速,适合现场标定.     

基于共面标定参照物的线结构光传感器快速标定方法

根据线结构光传感器的特点,提出了一种线结构光传感器的快速标定方法,利用摄像机投影中心及光条在摄像机像面上的信息,仅需一共面靶标即可实现摄像机与光平面之间位置参数的标定。快速标定方法允许共面靶标在测量空间内自由移动,且不需辅助调整设备,也不存在标定参照物不同平面间的相互遮挡。实验表明,快速标定方法可实现约0.5%的相对测量精度,证明了方案的合理、有效。     

基于线结构光的水下旋转扫描高精度测量方法研究

随着海洋工程领域的不断发展，如何高精度地获取水下物体的三维点云具有重要学术和应用价值。由于光在不同介质中传播会引起光路的变化，导致水下线结构光视觉测量获得的点云受折射畸变影响，精度降低。针对上述问题，设计了一种基于线结构光的水下旋转扫描测量系统。提出了一种轴眼标定算法，能够将多视角水下点云配准到统一坐标系中。提出了一种引人折射补偿的水下相机成像模型，该模型可准确的描述激光在不同介质间传播过程中的光路，基于水下激光平面方程的约束，对水下点云进行折射校正，提高了水下点云的重建精度。水下测量实验结果表明，提出的高精度测量方法能够获得水下物体的三维点云信息，可测量水下目标的尺寸信息，距离目标30~80cm 时测量精度达到0.2mm，满足了水下目标三维高精度测量要求，     

基于机器视觉的激光植球系统标定

构建了一个基于机器视觉辅助定位的激光植球系统。通过试验发现，整个系统的定位误差主要由机器视觉中透镜畸变和X—Y定位平台的装配误差引起。对于透镜畸变，引入了基于直线方法的图像畸变校正算法进行校正；对于非垂直的X—Y定位平台，通过基于机器视觉的软件补偿算法来校正X—Y定位平台的装配误差。最后，给出了试验对比数据和试验结果，验证了整个系统的标定效果。     

基于分层全域扫描的双目相机联合标定方法

近景摄影测量技术作为一种新的无接触式测量手段，在现代工业测量监测领域发挥出越来越重要的作用。文中针对传统近景摄影测量技术在港口起重机械的应用场景下，双目相机的标定实现困难、精度低且不稳定的关键问题，在一种双站式的测量系统基础上，提出了一种基于分层全域扫描原理的双目相机联合标定方法。在该方法的实现过程中，通过双目相机各个主距上的特定扫描方式，将主距不同的共线方程联立求解，搜索最佳的主距组合，实现双目相机的联合标定。实验数据表明：该标定方法的结果稳定、准确，满足工作要求，可以作为港口起重机的一种高效测量手段。     

立体视觉和三维激光系统的联合标定方法

双目立体视觉和三维激光扫描是移动机器人环境探测与建模的常见传感测量方法。为实现两个系统的数据融合应用,必须为二者的测量坐标系建立数学关系,即对其进行传感器之间的位姿联合标定。为此提出了一种基于三维特征点距离匹配的联合标定新方法,设计了一种镂空棋盘格作为标定板。使用双目立体相机提取棋盘格角点三维坐标信息,使用激光测距雷达扫描获取镂空区域中心点三维坐标,最终通过最小化两组特征点的理论与实际测量距离的平方差获取两传感器坐标系之间的旋转矩阵和平移向量。进行的联合标定测量实验结果表明了该方法的准确性和可靠性。     

激光 ICF 聚变靶丸轮廓测量系统标定方法

针对激光惯性约束聚变靶丸轮廓高精度测量系统的溯源标定问题,提出一种基于激光差动共焦测量原理的标定溯源方法。该方法基于激光差动共焦靶丸测量系统轴向响应曲线过零点精确对应测量系统焦点的性质,首先利用激光差动共焦靶丸测量系统测量经中国计量科学研究院计量检定的标准椭圆块的圆度,其次通过比对测量值和标准椭圆块圆度计量值,得出该系统测量传递系数为1.03,最后通过多次检定验证测量的方法,完成系统的高精度标定。实验结果显示,利用标定完成的系统进行激光聚变靶金属球比对测量,其标准差为37 nm,该标定方法的测量重复性为17 nm,其为靶丸表面轮廓的高精度测量奠定了坚实基础。     

薄板激光拼焊视觉检测系统标定方法研究

激光焊接是一种高质量、高速度、低变形的焊接方法,广泛应用于机械制造、航空航天、汽车生产、微电子等领域。为在进行薄板拼焊前获取焊缝轨迹,利用视觉系统焊接轨迹进行规划。使用了数控焊接机床,激光焊接头安装在数控机床的Z轴上,视觉检测系统安装在激光焊接头上。主要对焊缝检测系统中,CCD相机内参数和低功率激光器投影光平面标定方法进行了研究。相机内参数的标定使用了张氏标定法。投影光平面标定时,靶标放置在数控机床的X-Y平台上,低功率激光器投射结构光条纹在靶标上,视觉系统随Z轴移动并在三个位置拍摄靶标图像。在三个位置分别提取靶标上特征点及投影光条中心,应用交比不变性得到投影光条的空间坐标,拟合后可得到结构光平面。     

基于激光交线的结构光视觉传感器现场标定新方法

提出了一种可适用于未知环境的线结构光三维视觉传感器现场标定的新方法.与基于交比不变性求解特征点坐标来标定激光平面的方法不同,该方法可直接基于激光交线图像实现快速标定.通过拍摄一个与线结构光相交并以不同姿态随机自由移动的平面靶标的图像(至少3幅),就可同时实现三维视觉传感器CCD和激光平面的快速标定.该方法不必求解标定点坐标,方便、快捷、简单,可实现自动化,标定精度高,标定方法鲁棒性强.实验结果证明了该方法的方便和有效性.     

基于PXI总线的旋转试验台综合测试系统

介绍一种基于PXI硬件平台和LabVIEW等软件的旋转试验台综合测试系统.     

基于激光跟踪仪的机器人误差测量系统标定

为了测量出工业机器人的定位误差,根据工业机器人定位误差测量系统的特点,采用基于距离约束的方法实现了了机器人Tool0坐标系与测量靶标坐标系之间的位置矩阵(工具坐标系)的自动化标定过程,同时分步实现了机器人基坐标系与测量设备基坐标系之间的位姿矩阵(基坐标系)自动化标定过程;建立了基于激光跟踪仪的工业机器人定位误差测量系统,并根据测量数据具体标定出了涉及到的各个坐标系,验证了算法的有效性,为工业机器人定位误差的测量打下了基础。