多边法坐标测量系统中解算方式对测量精度的影响研究

为了研究多边法坐标测量系统中解算方式对测量精度的影响,建立了多边法坐标测量模型,分析了两种目标点坐标解算方式的差异,并针对典型的4台测站多边法坐标测量系统进行了两种解算方式的仿真测量实验。仿真结果表明:预先准确标定系统参数方式能有效提升测量精度,测量精度依次改善了69.5%、64.6%、46.3%。进行了坐标测量精度验证实验,实验结果表明:与同步解算方式相比较,预先准确标定系统参数取模后的3组实验平均测量误差由203.0μm降至23.8μm,且3组实验的测量误差与测量距离的平均相关系数由99.8%降至37.8%,验证了仿真实验结果。     

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

基于多路激光跟踪干涉仪测长的坐标测量系统在大尺寸测量领域具有显著的优越性,准确标定系统参数是实现高精度坐标测量的关键。为了克服传统自标定方法的缺点,提出了一种采用标准长度的改进自标定算法。该算法首先在稳定的基座上设置固定点,在X、Y、Z方向分别产生用激光干涉法精确测得的标准长度,然后将标准长度用于构造自标定的优化函数。通过提高相应优化函数的权重,进一步提高坐标测量精度。通过仿真实验证明了该算法的可行性。采用独立的激光干涉仪验证系统在大尺寸范围内的测量精度,当测量点分布在距系统坐标系原点［7.0 m,8.3 m］区间内,两组实验误差均分布在［-9.5 μm,4.6 μm］区间内,结果表明所提出自标定算法可显著提高大尺寸空间坐标测量精度。     

基于多边法的三维坐标测量系统自标定最优方案

研究了基于多边法的三维坐标测量系统的自标定问题 ,并首次给出了四路激光跟踪干涉仪和测量点布局的一些指导性原则。首先从系统自标定的数学模型入手 ,指出影响系统自标定的各个因素。通过大量的计算机仿真 ,研究各个因素对系统自标定的影响规律。最后综合得到了系统自标定应遵循的一些指导性原则 ,这些原则对于实际操作时进行合理的系统自标定、提高自标定精度乃至提高整个系统的测量精度具有重要意义     

基于多基站激光跟踪仪的机器人位姿精度测试方法

针对机器人末端位姿精度测试的需求,提出了基于多基站激光跟踪仪的测试方法.该方法采用三靶球测量方案,通过非线性最小二乘法求解转站参数,并融合多基站测量数据实现机器人末端位姿精度的测试.通过直线导轨和转台标准器对该方法的测试效果进行实验验证,结果显示相对于单基站激光跟踪仪的测试方法,三基站测量的定位精度提升了38.5％,定...     

基于三维空间的刚体位姿测量分析与仿真研究

本文针对刚体在三维空间中的位姿测量问题及数据可靠性的需求,提出一种基于三维空间的刚体位姿测量分析方法。首先,对位姿测量装置的结构进行分析,采用基于3-2-1六点定位原理的位姿测量算法,对刚体位姿坐标系建模,并求解相应的位姿关系式,利用实体设备,对位姿测量装置进行测量精度分析。结果表明：该方法在位置和姿态上符合实际情况,满足工业生产的测量精度要求,具有较好的稳定性和准确性。     

基于随动测量系统的步进电机跟踪精度研究

利用ARM控制系统实现齿轮测量仪的两轴随动控制,完成齿轮螺旋线高精度测量.根据步进电机脉冲信号和步距角的线性关系,采用ARM系统输出频率脉冲控制步进电机,由于步进电机只有周期误差而无累积误差,系统能够实现齿轮螺旋线偏差快速、准确测量.与现有系统比较,本系统具有控制精度高、测量速度快、误差精度高的特点,能够实时、动态显示测量误差.     

基于空间拓扑关系的目标自动跟踪与位姿测量技术

针对试飞光电测试中目标运动轨迹姿态自动化测量的问题,提出一种基于空间拓扑关系的目标自动识别跟踪与位姿参数同步测量技术。首先通过对被测目标表面的圆形标志点密集布设、目标运动过程的图像高速采集、圆形标志点不同视角下的自动精确提取,实现目标的自动检测;之后基于多点空间拓扑关系进行同名像对的匹配,并结合双摄像机的标定参数进行前方交会测量,实现目标表面标志点的三维重建;再采用基于多点空间拓扑约束、点距判定以及坐标旋转平移变换算法的点云块配准方法,实现目标自动跟踪与运动过程的轨迹姿态参数测量。试验证明:该方法切实可行,可获得亚毫米级的定位精度和优于0.11°的定姿精度,且能够全自动处理,从而大大提升试飞测试中影像测量的数据处理效率,同时可为飞行影像数据自动化、实时化处理提供一种有效技术手段。     

多摄像机传递位姿测量系统的软件设计与实现

传统的摄像测量技术用于测量物体三维位姿及其变形时,通常只能应用于可通视的物体之间或处于同一个视场的物体之间.多摄像机接力传递位姿测量通过接力传递的方式,可以实现对大型结构体中不通视物体之间或大视场范围内物体之间的位姿及其变形进行测量.本文首先对多摄像机接力传递位姿测量方法的基本原理进行了阐述;然后,通过对其硬件结构特点进行分析,提出了相应的软件功能模块与程序控制流程;最后,按照经典的"客户机-服务器"模式分别开发设计了分机软件和主机软件,并用Visual C++语言予以实现.经过大量室内.、室外及海上实船实验证明,该软件系统操作简单,使用方便,运行稳定可靠,可扩展性较强.     

基于激光跟踪仪和坐标测量臂的工业测量系统

针对激光跟踪仪测量大尺寸复杂结构目标时存在测量盲区的问题,将激光跟踪仪和坐标测量臂联合起来组成一种新型工业测量系统。以激光跟踪仪为系统的测量基准,采用基于bundle技术的多公共点作为坐标测量臂坐标系与激光跟踪仪坐标系的联系纽带,充分利用激光跟踪仪测量准确度高和坐标测量臂灵活的特点,可以有效完成复杂大型工业测量任务。     

温度条件对大尺寸测量装置精度影响的研究

大尺寸测量装置由于测量范围大,其测量精度受诸多因素影响,其中大尺寸测量装置所处环境条件变化会影响其测量精度。基于中国计量科学研究院地下一层实验室80m长度标准装置,在空调控温状态和自然温度状态(不控温)下,进行了长度测量范围为10,30,70m的测量精度实验研究,得到空调控温状态下折射率补偿误差分别为7.0,10.5,21.0μm;自然温度状态下折射率补偿误差分别为2.5,2.9,3.9μm。实验结果表明:大尺寸测量装置在自然温度状态下能得到更高的测量精度,当测量范围大于30m时,测量精度可优于10^-7量级。     

ICF实验中靶位姿的视觉检测

惯性约束核聚变(ICF)实验中,靶定位精度直接影响打靶的成功率.本文利用三个CCD从不同的视角得到靶的图像,综合三个CCD的特征值计算靶的空间坐标和方位旋转矩阵,从而确定其在空间的六维位姿.对于特征值的提取,本文采用“模板匹配”和“椭圆轮廓拟合”相结合的数据融合图像处理技术,并利用双立方插值法实现了亚像素的测量精度,从而使微型靶的定位精度达到了微米级.实验结果表明,该检测方法稳定性好,定位的重复性误差小于1μm且获得了优于2 μm的测量精度.     

基于摄影测量法的头盔运动姿态测量技术

针对头盔瞄准具精度鉴定系统设计要求,需要精确测量头盔瞄准具活动范围、最大视场角以及相对瞄准线的方位、俯仰、滚转偏差等参数.本文利用加装在座舱内的两个摄像机,获取到两个不同视角的头盔运动影像.采用角锥体法、空间后方交会算法以及基于外方位元素分解的姿态解算算法,推导出了头盔姿态解算的数学模型,实现基于单视角影像的头盔运动姿...     

飞机大部件位姿调整的关键测量特征点误差控制权值计算方法

为了实现飞机大部件的最佳位姿调整,基于层次分析-误差评定组合方法,研究了一种应用于综合评估数字化装配中关键测量特征点的误差控制权值的计算方法。采用引入权值的最小二乘法求解大部件位姿调整量,提高装配精度。通过层次分析(AHP)方法确定关键测量特征点主观权值,误差评定法确定关键测量特征点客观权值,两者结合综合评定关键测量特征点权值。以最小装配误差为优化目标,利用权值实现多个关键测量特征点的误差分配优化。实例分析中,将超差的对接交点误差由1.23 mm降低到了0.72 mm,满足各个测量点的容差要求。以奇异值分解算法求解目标优化初值,采用牛顿法迭代求解,得到部件的最优位姿,并以中后机身对接为对象分析验证权值分配的合理性。     

基于数字图像处理的高精度海洋潮位计量检测技术

将数字图像处理和数字信号处理技术应用于海洋潮位测量领域。采用DM642作为核心处理器,设计视频获取、编解码、外部存储器模块等硬件电路,通过JTAG仿真接口进行硬仿真;选择二阶识别算子,设计系统软件,确保DM642可实时处理CCD获取得到的潮位视频。该系统可满足潮位检测的高精度、实时性和自动化要求,可检测的潮位变化量程为0～8m、最大示值误差为1.2mm、测量最大标准偏差为 0.42mm。     

基于对偶四元数的单目视觉目标位姿测量

目的在机器人视觉应用领域中,为控制机器人能够完成焊接、搬运、跟踪等任务,需要确定摄像机与目标之间的相对位姿关系,提出一种目标位姿测量方法。方法利用单摄像机获取目标特征,坐标变换参数表示为对偶四元数的形式,同时计算旋转矩阵和平移向量,构建位置向量和方向向量的测量值与模型值之间的误差方程,利用Hopfield神经网络实现拉格朗日乘子法,求解目标位姿最优解。结果利用Matlab软件平台,选择SVD,DQ以及文中算法进行比较,仿真实验结果表明,基于Hopfield神经网络和对偶四元数的位姿测量算法计算出的位姿参数误差最小。随着测量点数量的增大,文中提出的算法精度更高。结论对偶四元数同时求解位姿变换矩阵的旋转分量和平移分量,可消除计算误差,基于Hopfield神经网络和拉格朗日乘子法,可快速准确地计算,并收敛至目标位姿最优解。