空间相机次镜调整机构的改进布谷鸟标定方法

为了提高空间相机次镜Stewart型调整机构的定位精度,需要完成机构的精密标定。针对6-PSS Stewart机构,首先依据最小二乘原则,利用驱动残差构建了参数标定模型。其次为提高标定优化问题的全局求解精度,采用自适应路径（Variable Step Adaptive,VSA）及限界处理对单纯形布谷鸟算法进行改进,并应用于标定优化问题求解。数值仿真表明其求解能力并优于单纯型布谷鸟算法。最后,为保证标定的全行程有效性,规划了包含位姿六元素的试验数据采样方法。实验结果表明,经过该方法标定后,位姿采样点处最大位移误差由19.97 m降为9.68 m,最大转角误差由123.84降为最大8.86,在非采样点处最大误差与采样点处在同一量级水平。基于上述模型、算法和采样位姿规划的标定方法可有效提高定位精度,且标定结果在全行程区域内有效。     

光电探测系统参数与非参数模型运动学标定

为了提高光电探测系统指向精度,提出并对比基于参数模型和非参数模型的运动学标定算法。首先,根据系统组成,全面分析光电探测系统指向误差来源。接着,针对参数模型,运用多体系统理论建立系统指向误差模型,并应用最小二乘法对模型进行标定。然后,针对非参数模型,应用双线性插值算法进行指向误差模型标定。最后,搭建实验平台,获得用于标定和验证的两组实验数据。实验结果表明:经过参数模型标定,指向精度从141.7提高到22.2;经过非参数模型标定,指向精度从141.7提高到27.9。两种方法均能提高光电探测系统指向精度,参数模型标定指向精度略高于非参数模型标定,但是非参数模型运动学标定具有过程简单、计算量小的优势。     

基于指数积公式的导引头运动学分析与标定

针对半捷联俯仰偏航双框架导引头的结构特点,分析了框架的运动学描述方法.利用角速度递归算式,将弹体的惯性空间速度映射到视轴坐标系,推导出视轴的惯性空间稳定方程.基于指数积公式,给出了框架的运动学标定模型,研究了运动学方程的标定方法.将误差参数归结于框架坐标系的初始姿态,简化了运动学参数的标定过程.采用迭代最小二乘算法求解...     

最小化重投影误差的手眼标定优化算法

为了减小图像噪声对手眼标定精度的影响,在传统的手眼标定算法的基础上,利用基于最小化重投影误差优化算法求解手眼标定方程.以基于矩阵直积参数化方法计算出的手眼关系矩阵为初值,以摄影测量光束平差为优化模型,最小化重投影误差为代价函数,获得最优的手眼关系标定值.实验结果证明了该方法的具有较好的稳定性和精确性,算法求解了 10次...     

基于畸变偏移矢量的结构光区域标定

针对结构光测量系统直接标定法存在的物像映射模型全局适用性差问题,提出了一种基于畸变模型的分区域标定方法。首先,用张正友平面标定法则估计相机的线性成像投影矩阵。然后,将该矩阵作为初值,通过最小二乘法求解相机的畸变参数。最后,根据畸变偏移矢量分布规律划分出图像子区间并进行标定。在相同场景中的实验结果表明,相比全局直接标定方法,本方法在X方向和Y方向的标定精度分别提升了37.40%和56.20%,在结构光测量领域具有广泛的适用性。     

利用双神经网络的相机标定方法

计算机视觉中,摄像机标定作为摄像测量技术的前提,是必不可少的一个环节.针对目前基于神经网络的相机标定方法训练精度不够高的问题,提出了一种基于双神经网络的相机标定方法.该方法从成像模型出发,推导出相机坐标Zc是世界坐标Zw和像素坐标μ,v的函数,在考虑了Zc的变化的基础上,将成像模型简化成两个函数关系式,使用两个神经网络进行标定,分化了单个神经网络的任务量的同时又充分遵循了成像模型.实验结果表明,较其余基于神经网络的相机标定方法,该方法提高了相机标定的精度,在400 mm×300 mm标定范围内平均标定误差为0.1786mm,验证了所提方法的可行性和有效性.     

基于Poncelet定理的相机参数简易标定法

针对目前常用的摄像机标定方法需要参数分解及参数间耦合所带来的问题,根据Poncelet定理以代数方法推导了平面透视投影的中心线方程,分析了中心线与摄像机内参数主点的位置关系,研究了一种基于平面透视投影中心线的标定方法。利用该方法不仅可以避免单应矩阵参数分解,而且解除了主点、焦距和透镜畸变之间的耦合效应,从而提高了标定效率。实验表明该方法标定过程简易、精度较高,优于目前典型的简易标定法。     

摄像机标定中总体最小二乘法抗噪性的研究

为了降低摄像机标定中图形加性噪声给标定精度带来的不良影响,提出了基于总体最小二乘法的摄像机标定方法。由于总体最小二乘法具有消除或降低噪声的功能,本文将其用于求解单应性矩阵,既提高了单应性矩阵的精度,又为摄像机内外参数和畸变系数的精确测量提供了理论依据。在此基础上借助OpenCV函数库获取图形中角点高精度坐标的功能,在Visual C＋＋环境下实现了对摄像机的标定。数值实验和实际标定实验均表明,提出的标定方法具有更高的精度和抗噪声能力。     

五自由度仿人灵巧手运动学研究

为了深入掌握灵巧手运动过程,需要对灵巧手各关节的位移、速度、加速度、静力进行研究,得到运动学相关的理论数据。在分析了Shadow仿人灵巧手的机械结构特点的基础上,运用D-H坐标法,建立Shadow仿人灵巧手的运动学模型,推导出运动学正、逆方程,求解出正、逆解析解和雅可比矩阵,分析了灵巧手的微分运动学,求解出雅克比矩阵,并且得到了静力学相关参数,为下一步的理论研究和仿真实验提供数据参考。     

一种关节臂式坐标测量机的多点标定方法

关节臂式坐标测量机是一种新型多自由度非正交式坐标系测量机,需要定期对其标定才能保证其精度及稳定性。为对关节臂式坐标测量机进行快速标定,根据其结构建立了基于D-H法的运动学模型,并由构成其模型的运动学参数建立了运动学误差模型。通过设计制作的标准量杆装置,采用多点法对关节臂式坐标测量机进行单点重复标定及距离标定。标定后的单点重复精度从0.09 mm提高到0.05 mm,距离精度从0.529 mm提高到0.046 9 mm,表明文中所提方法简化了标定步骤,提高了标定效率。     

A Mixed Real-time Algorithm for the Forward Kinematics of Stewart Parallel Manipulator

Aimed at the real-time forward kinematics solving problem of Stewart parallel manipulator in the control course, a mixed algorithm combining immune evolutionary algorithm and numerical iterative scheme is proposed. Firstly taking advantage of simpleness of inverse kinematics, the forward kinematics is transformed to an optimal problem. Immune evolutionary algorithm is employed to find approximate solution of this optimal problem in manipulator＇s workspace. Then using above solution as iterative initialization, a speedy numerical iterative scheme is proposed to get more precise solution. In the manipulator running course, the iteration initialization can be selected as the last period position and orientation. Because the initialization is closed to correct solution, solving precision is high and speed is rapid enough to satisfy real-time requirement. This mixed forward kinematics algorithm is applied to real Stewart parallel manipulator in the real-time control course. The examination result shows that the algorithm is very efficient and practical.     

多星敏感器地面热漂移标定位置误差检测研究

为了减少多个星敏感器地面热漂移标定时受到不同安装平台的位置误差影响, 采取一种多星敏感器地面热漂移标定位置误差检测方法,进行了理论分析和实验验证,取得了-25℃~60℃真空状态下系统中基准方棱镜变形的位置偏移量数据,并进行了标定位置误差精度分析。结果表明,多星敏感器位置绕各轴产生的最大偏移量分别为-39.341″/℃, -0.060″/℃, -24.137″/℃,通过建立误差检测模型对位置误差进行计算,将其从姿态测量结果的偏移量中剔除后获得更准确的星敏感器姿态测量四元数,剔除位置误差后的系统精度至少提高了11%。该研究在提高星敏感器热漂移标定精度方面具有很好的应用前景。     

The mechanical design and kinematics accuracy analysis of a fine tuning stable platform for the large spherical radio telescope

A large Stewart platform for fine tuning of the feed source tracing is presented in this paper. The model of kinematics control is developed with coordinate transformation, and a quasi-static load analysis is made by virtual work principle with Jacobian matrix because the tracing speed is slow. The kinematics accuracy model is derived by position vector analysis, and the kinematics accuracy results are provided. It has shown that the designed Stewart platform can satisfy the requirement of feed source trajectory control of large spherical radio telescope.     

微型四旋翼无人机磁测系统误差的两步校准法研究

用于地磁测量的MEMS三轴磁阻传感器越来越普遍的应用到无人机上进行姿态测量,为提高磁测系统的测量精度需要对传感器误差进行分析和补偿。现采用了一种两步校准法,即首先利用基于最小二乘的椭球假设拟合法对三轴矢量磁传感器的零偏、灵敏度与不正交误差进行标定补偿,目的是得到准确正交的传感器坐标系;利用四位置法对标定后传感器坐标系与测量系统坐标系之间的安装误差进行校准,从而得到磁测系统坐标系下的准确测量数据。无磁转台实验表明：经两步法后测量的磁场模值误差均值由校准前的2900nT降低为900nT,校准效果明显;测量系统单轴（Z轴）的误差均值由2736nT降低为49nT,有效的验证了安装误差校准的正确性。通过实验数据比较得出此方法优于传统的摇摆法,实际操作简单,不需要高精度辅助设备,能够有效的应用于无人机姿态测量系统校准,提高姿态角解算精度。     

一种适用于外场条件的红外系统分区域标定方法

为了减小全画幅平均红外标定引起的非均匀性误差,主要探究一种适用于外场条件的红外系统分区域标定方法。首先对增益系数矩阵进行估计,然后利用估计矩阵对标定区域进行划分,最后利用最小二乘法分别对不同区域进行标定,得到增益系数标定矩阵。通过开展大口径地基红外测量系统标定实验,对本文方法进行精度验证。结果表明,与传统方法相比,通过本文方法得到的标定方程进行目标辐射亮度反演时,平均相对误差减小13.07%,平均误差偏离度减小0.2877。该方法对于整个画幅标定精度更高,目标特性反演准确性显著提升,可为红外系统标定的实际工程应用提供有益的参考和借鉴。     

基于椭球拟合的MIMU系统自标定方法

针对微惯性测量单元(MIMU)测量精度的提高,提出一种自适应的MIMU系统自标定方法。通过MIMU系统陀螺仪和加速度计误差模型分析,将陀螺仪和加速度计的误差模型转化为一个线性回归方程,使用椭球拟合的最小二乘方法对MIMU系统进行拟合,最后运用多次拟合模式进行总体标定。采用实验室三轴转台进行实验验证,得到标定的姿态测量系统的精度提高了3个数量级,证实了此标定方案的可行性。     

六自由度姿态变换视觉实验平台及应用

为了适应生产线上不同摆放姿态下工件的视觉识别,实现基于视觉的机器人工件定位及抓取,构建了六自由度工件姿态变换模拟实验平台运动学模型及视觉系统模型,通过坐标变换实现工件姿态参量的测量。建立了六自由度姿态变换实验平台坐标系,通过3个滑动副、3个转动副,构建了基于Denavit-Hartenberg（D-H）方法的六自由度姿态变换实验平台运动学模型,并得到了D-H参量表、各个关节的变换矩阵及实验平台基座到末端的总变换矩阵。基于小孔成像原理,构建了姿态变换实验平台视觉系统的内、外参量模型,获得了工件表面点与图像点间的内参量关系矩阵及工件坐标系与相机坐标间的外关系矩阵。由激光环形光条图像,得到工件表面在摄像机坐标系中的法向量,并通过坐标系间的变换得到工件表面在世界坐标系中的法向量,进而推算出工件的姿态参量。结果表明,姿态参量的横滚角θ平均误差为0.373°,俯仰角φ平均误差为0.253°,偏转角ξ平均误差为0.673°。被测工件的姿态测量值与真实值基本吻合,满足不同姿态下的工件视觉测量要求。     

结构光测量系统的标定方法综述

结构光测量技术具有无接触、测量速度快、测量精度较高且成本较低等优点而被广泛应用到各个领域。结构光测量系统的精度取决于系统标定精度。综述了结构光测量系统的现有标定方法,即基于矩阵变换的摄影测量法、基于几何关系的三角测量法和多项式拟合法。摄影测量法可以进一步分为伪相机法、逆向相机法和光平面法。从误差扩散、对投影仪标定的依赖性、精密辅助标定装置、操作复杂度等方面对上述标定方法进行了对比。指出标定方法的研究趋势是从实验室方法向现场标定技术的转变,要求标定装置简单、标定过程便捷、标定时间快速且精度高。     

光学连续闭环光电编码器误差检测系统

为了解决光电编码器误差检测精度低、光机结构复杂、检测周期长等问题,利用自准直仪与多面棱体的光学小角度测量原理及转角互逆双轴转台的连续误差检测方法,建立了光学连续闭环光电编码器误差检测系统;采用多体系统理论与相对位姿矩阵变换方法,建立了双轴转台全误差模型,分析了固定误差和可变误差对系统的影响;利用标定自准直仪与23面棱体对检测系统进行了校准,并利用高精度光电编码器与系统进行了精度对比验证。结果表明:检测系统的双轴回转精度满足数值仿真计算要求,系统精度可达0.38″,测量不确定度为0.2″（k=2）,系统检测精度与实际编码器出厂时标定的准确度基本一致,验证了光学连续闭环光电编码器误差检测系统实现高精度和全圆周连续误差检测的可行性。