双CCD视觉传感器的建模及优化设计

依据几何成象原理建立起双ＣＣＤ视觉传感器坐标的数字模型,导出其有效视场的计算公式,并分析了有效视场、坐标测量精度和传感器结构参数之间的关系。综合导出的公式及的判据,编制出相应的优化设计软件,由计算结果发现,当给定有效视场及各结构参数的测量误差值时,可寻求该传感器的最优结构布局,使坐标测量精度最佳。     

双摄像机光笔式三维坐标测量系统研究

基于双目立体视觉传感器三维测量模型和空间坐标变换原理,采用最小二乘冗余算法,讨论了双摄像机测量空间三维点坐标的基本原理,建立了视觉测量系统的非线性测量方程.通过实验验证了双摄像机光笔式三维坐标视觉测量系统建立的可行性.     

双目传感器结构优化设计

综合分析了摄象机摆放姿态与双目传器有效视场的关系，同以往简单分析方法不同，文中全面分析了各种情况不同结构参数对传感器精度的影响，介绍了摄象机标定及传感器结构参数获取的方法，实验数据表明，上述分析正确，测量结果令人满意。     

用于三维尺寸检测的双目视觉传感器

全面分析了双目视觉传感器中各个结构参数对测量精度的影响。在外极约束理论的基础上提出了外极斜率匹配法,不驻实现了快速立体匹配,而且传感器测量精度也得提高。实验数据表明,传感器测量精度优于±０．０５ｍｍ。     

标定十字结构光传感器的新方法

建立了基于十字结构光的视觉传感器的数学模型,提出了一种基于自由移动平面靶标的十字结构光传感器参数的简易标定方法。在自由移动的平面靶标上建立局部世界坐标系,将通过交比不变方法获得的两个光平面上特征点的局部世界坐标,变换到摄像机坐标系,从而获得已知三维的标定特征点。利用构建的分别位于两个光平面上标定特征点,可以实现工作状态的十字结构光传感器参数的优化估计。该标定方法降低了标定设备的成本,简化了标定过程,为十字结构光传感器的工程化应用奠定了基础。通过对圆的直径和中心坐标的测量实验,结果表明,该方法切实可行。     

线结构光传感器标定不确定度估计

分析了标定样本数据的不确定度对线结构光传感器标定精度的影响,利用矩阵扰动理论和一阶不确定度分析理论,给出线结构光视觉传感器模型中映射矩阵参数不确定度的评估方法,并建立了从标定样本数据不确定度到标定不确定度的传播模型。利用蒙特卡洛统计法进行了仿真验证,结果表明所建立不确定度传播模型的有效性,为线结构光传感器标定精度的评估提供了依据。     

基于线结构光的轮廓传感器的研究

自动化生产程度和产品质量的提高，对计量检测手段提出了更高的要求，视觉检测技术的发展适应了这一需求。结构光视觉系统为许多空间三维物体的检测问题提供了可行的解决办法。针对外观轮廓检测的需求，本文研究了一种基于线结构光的轮廓传感器，建立了线结构光垂直投射方式的数学模型，提出了传感器的局部校准方法参数逼近法，以及适应工厂生产环境的整体校准方法，实现了线结构光传感器轮廓传感器。实验证明，轮廓传感器的性能已达到设计要求。本传感器已用于Ａｕｄｉ—１００型轿车白车身的检测。     

基于2D-3D双目运动估计的立体视觉定位算法

运动估计算法是影响立体视觉定位精度的重要因素,传统的3D-3D运动估计算法受噪声影响很大,计算精度不高.本文提出了一种基于2D-3D双目运动估计的立体视觉定位算法.算法不使用运动后的特征点3D坐标,而直接利用其2D图像投影坐标.首先,利用EPnP运动估计算法确定匹配内点和初始运动参数.接着,利用双目相机之间的2D投影几...     

多视觉检测系统的定标

针对结构光视觉传感器所组成的多视觉测量系统，本文提出一种直接线性转换全局定标法，把各传感器的模块坐标归结到一个统一的用户坐标中。该系统用于轿车白车身有关参数的快速检测。标定后的系统对轿车进行检测，经与三坐标测量机测量结果比较，３σ＝０．５ｍｍ，完全满足车身公差±２ｍｍ的要求。     

大视场线结构光视觉传感器的现场标定

针对大视场线结构光视觉传感器的现场标定,提出了一种基于自由组合一维靶标的标定方法。自由组合多个一维靶标并固定,其中每个一维靶标至少包含3个共线特征点。靶标在传感器测量空间内自由摆放至少两次。以一维靶标两两之间夹角恒定为约束求解摄像机内部参数;由一维靶标消影点性质和特征点之间距离约束,求解各特征点在摄像机坐标系下的空间坐标;根据交比不变计算光平面与各一维靶标交点的摄像机坐标,拟合出光平面方程。实验表明,该方法可获得与平面靶标相当的标定精度,具有靶标加工容易、精度高、摆放次数少的特点,适合大视场线结构光视觉传感器的现场标定。     

空间曲线型微细管道局部几何性质检测

开发了适于测量空间微细管道局部几何性质的传感器及其检测系统。在管道机器人潜入式检测过程中曲率传感器可适应管道的几何形状发生弯曲,同时内部的光路也将发生变化。根据激光束在PSD光敏面上的照射位置和传感器结构参数,确定管道曲率传感器上设立的活动标架沿轴线的转动速率,得到两个相邻活动标架之间的位置关系。结合初始活动标架方位、传感器结构,运用递推算法计算管道中心线局部几何性质参数。实验结果表明,测量相对误差小于4%,适合测量f10～f13mm、曲率半径大于100mm的管道几何性质。     

多视觉传感器CAN总线检测系统的设计

研究了多传感器CAN总线视觉检测系统的架构方式与设计方法,给出了视觉传感器的控制电路单元CAN总线控制方法,多路视频信号切换开关单元的信号切换方法,CAN总线控制网络通讯的软件设计.文章介绍的CAN总线控制系统实现了多视觉传感器的分布式网络化控制,尤其适合对实时性、可靠性和精度等要求较高的大型多传感器视觉测量系统的实时控制.     

交会对接测距敏感器远距离测量精度验证

本文提出一种飞船交会对接用测距敏感器地面实验远距离测距精度验证方法,即利用电子经纬仪工业测量系统对测距敏感器本体坐标系进行导出,通过控制点对其描述.通过坐标系转换将测距敏感器本体坐标系与高精度大地测量控制网进行坐标系统一.利用高精度全站仪对敏感器反射靶标进行坐标测量.对全站仪测量距离进行数学计算,与测距敏感器直接测量的结果进行比较,得到测距敏感器远距离测量精度.     

Research on the application of single camera stereo vision sensor in three-dimensional point measurement

A single camera stereo vision sensor model based on planar mirror imaging is proposed for measuring a three-dimensional point. The model consists of a CCD camera and a planar mirror. Using planar mirror reflections of a scene, a picture with parallax is obtained by shooting the target object and its virtual image. This is equivalent to shooting the target object from different angles with the camera and the virtual camera in the planar mirror, so it has the function of binocular stereo vision. In addition, the measurement theory of the three-dimensional point is discussed. The mathematical model of a single camera stereo vision sensor is established, the intrinsic and extrinsic parameters are calibrated, and the corresponding experiment has been done. The experimental results show that the measuring method is convenient and effective; it also has the advantages of simple structure, convenient adjustment, and is especially suitable for short-distance measurement with high precision.     

几何量数字化测量方法与装备的现状及发展趋势

几何量数字化测量方法与测量装备的发展对制造业影响深远,随着测量任务的多样化与复杂化,对几何量数字化测量方法与测量装备的要求越来越高.本文以现有的典型测量系统为例,根据传感单元工作原理的不同对这些测量系统进行了分类,分别介绍了激光跟踪仪、激光雷达、激光跟踪干涉仪、移动空间坐标测量系统、室内GPS、数字摄影测量系统的数学模...     

利用测头等效法确定激光单点测头的方向

提出了一种利用测头等效法和迭代标定法确定激光单点测头方向的方法。该方法通过求解从激光测头的一维坐标向三维坐标转换的变换矩阵确定激光测头在测量机直角坐标系中的方向。利用测头等效法将激光测头等效为接触式测头,保证它在标定过程中的测量值不变,使其能测量空间的一个固定点,从而确定了求解变换矩阵的“共轭对”;利用迭代标定法保证了“共轭对”的确定满足测头等效条件,使变换矩阵的解(激光束的方向)逐步趋近于理想值。实验表明,当测头的一维测量精度为0.0128mm时,利用变换矩阵转换得到的三维数据的精度为0.0173mm,这证明利用该方法所确定的激光单点测头的方向具有较高的精度。