基于正交柱面成像相机空间后方交会的三维坐标测量方法

针对多线阵CCD相机应用于航空、航天等大型装备测量过程中普遍存在的视场遮挡问题,提出一种基于正交柱面成像的单目坐标测量方法。该方法由一个正交柱面成像相机和一个光立体靶组成,应用空间后方交会原理,无需多相机交会即可完成测量。分析了正交柱面相机的测量原理和内参校准过程,设计了光立体靶的结构参数和标定方法。重点研究了正交柱面相机与光立体靶之间的配合测量过程,并推导了坐标解算的数学模型。最后在测量场距离相机3 m的1 000 mm1 000 mm1 000 mm空间内,在水平与竖直方向的距离测量精度优于0.4 mm,深度方向的距离测量精度优于0.7 mm,三维坐标测量误差小于0.5 mm。实验验证结果表明:该方法有效,可被灵活应用,具有良好的测量精度。     

三维坐标转换精度及其影响因素的研究

为了对大空间组合测量中的三维坐标转换精度进行分析,指导现场测量公共点的布置方案,通过对坐标转换参数的最小二乘不等精度估计,建立了坐标转换精度在空间中分布的数学模型.通过模型可以得到空间中任意被测点的转换精度,并且转换精度受到公共点的测量点位误差及其几何分布的影响.最后结合多个公共点三维坐标数据分析了转换精度影响因素.实验表明,通过改进公共点坐标测量精度及几何分布能够有效地提高三维坐标转换精度.     

移动视觉测量中基于编码网络的特征点匹配方法研究

为解决移动视觉测量中多图像间利用极线约束进行特征点匹配时基本矩阵求解精度很难进一步提高问题,提出一种基于网络模型的间接基本矩阵求解方法。首先,利用编码点的自动无误匹配信息建立空间交会共线数学模型;其次,经过优化数学模型建立精密编码网络,并对相机内部参数和测量站位外部方位参数进行了优化;再次,利用基本矩阵与这些参数之间的关系间接确立基本矩阵;最后,通过精确恢复的极几何模型完成不同图像间特征点的精确匹配。与V-star结果进行比对,验证了编码网络的建立误差平均值为0.051 85mm,均方差为0.020 89mm;与两种经典方法在匹配正确率和极几何恢复精确度方面进行了比对,证明了本文可以精确恢复极几何模型并能提高特征点匹配率。     

面向测量的工业机器人定位误差补偿

针对机器人定位误差影响柔性视觉测量精度问题 ,研究了基于视觉技术的机器人定位误差补偿方法。在传感器上附加单个定向 相机,在传感器测量场景中设置全局控制点,通过定向相机测量控制点,实时获取传感器当 前位置下与全 局坐标系的转换关系,补偿机器人定位误差。由于直接应用补偿精度低,针对机器人定位误 差产生的原因 和特点,改进补偿方法,将角度参数作为已知量,仅优化位移变量。实验结果表明,单相机 补偿方法均方 根误差(RMSE)为3.422mm,改进方 法的RM SE优于0.10mm,改进后的单相机补偿方法有效地提 高了传感器定位精度,模型简单,方法可行,能够满足机器人定位误差补偿的精度要求。     

室内空间测量定位系统网络布局优化

室内空间测量定位系统(wMPS)是一种采用光平面交会的分布式大尺寸室内空间坐标测量系统，在众多影响其测量定位精度的因素中，发射站的网络布局直接影响着系统测量精度和使用效能。为优化系统的网络布局，本文从该系统的测量方程入手，提出了测量矩阵的条件数是衡量多平面交会优劣的量化指标，并建立数学模型，以此为优化目标，采用遗传算法作为优化工具，实现了指定测量空间下最优网络布局。最后设计了实验进行验证，实验结果表明该方法能有效提高测量精度。     

光电振荡器测距方法中的纵模阶数测量

在光电振荡器(OEO)测距方法中,振荡频率与环路群时延关系的建立依赖于纵模阶数,纵模阶数测量误差直接影响测距精度。但是OEO频率稳定性较低,通过直接测量振荡频率和相邻纵模频率间隔所获得的纵模阶数误差较大。分析了频率漂移对纵模阶数测量的影响及测量过程中的频率漂移规律,提出一种新的纵模阶数测量方法,该方法在不改变OEO结构的基础上,利用OEO纵模等间隔分布的特点,分别测量振荡模到x阶高阶模和x阶低阶模的频率间隔后获取纵模间距,减小并补偿频率漂移造成的误差。随后建立了纵模阶数测量误差模型,并进行了1km光纤20GHz信号的纵模阶数测量对比实验,实验结果与误差模型相符。     

基于周向约束定位原理的周向接收器标定方法

针对工作空间测量定位系统（wMPS）存在交会误差,且在复杂测量现场中存在空间遮挡问题,文中在研究周向接收器测量原理的基础上设计了一种全新的周向接收器。该接收器在一个平面内固定了6个光电接收单元,通过标定6个单元的位置关系使其成为一个整体,进而实现测量功能。以两台发射站为基础,详细阐述了该周向接收器标定方法,并依托天津大学研发的wMPS实验平台对该方法进行了实验验证。实验结果显示:周向接收器的测量重复性在0.2 mm以内,测量精度在0.3 mm以内,该方法在解决系统在复杂测量现场中的空间遮挡问题的同时,从原理上消除了交会误差对测量结果的影响。     

新型旋转激光扫描系统轴系调整与误差标定

旋转激光扫描系统是一种基于精密转台结合多路激光的空间多目标并行角度传感系统。为改善系统光源性能,设计了一种采用光纤从外部导入光源的新型轴系结构。但是当激光以一定角度穿过中空的转轴进入镜组后,若倾斜入射柱镜,将导致出射的扫描光面型发生变化。针对此问题,研究了一种基于平行线的传递性的激光光轴姿态的调整方法,并借助激光跟踪仪测量平台,分别对光轴与转轴轴系进行拟合,建立了对光轴倾斜误差的标定方法。实验结果表明,调整后光轴与转轴轴线的空间夹角优于0.15°,完全满足扫描光截面中心直线度对激光入射柱镜的角度要求。该调整方案可用于系统的装配环节,使扫描光更加接近理想平面,有助于系统测量精度的提升。