正交柱面成像式動(dòng)態(tài)坐標(biāo)測(cè)量方法研究.pdf

1、推動(dòng)工業(yè)由加工制造向智能制造的轉(zhuǎn)型升級(jí)是未來(lái)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一，作為智能制造的典型應(yīng)用，智能化裝配和運(yùn)動(dòng)過(guò)程監(jiān)控要求實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的同步、實(shí)時(shí)測(cè)量?，F(xiàn)有的坐標(biāo)測(cè)量方法，如：激光跟蹤全站式測(cè)量、光電掃描網(wǎng)絡(luò)式測(cè)量、立體視覺(jué)測(cè)量，在對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行測(cè)量時(shí)，分別面臨著單目標(biāo)、非同步測(cè)量、測(cè)量頻率低的局限性。所以必須探索一種高性能動(dòng)態(tài)坐標(biāo)測(cè)量新方法，以滿(mǎn)足不斷發(fā)展的工業(yè)需求。
　　本文針對(duì)現(xiàn)有動(dòng)態(tài)坐標(biāo)測(cè)量方法的局限性，從傳感層面出發(fā)，對(duì)視

2、覺(jué)測(cè)量中面陣圖像傳感器二維測(cè)角功能進(jìn)行分解，采用兩個(gè)正交放置的線(xiàn)陣 CCD(Charge Coupled Device)結(jié)合正交柱面成像光學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)點(diǎn)的二維角度測(cè)量，多角度交會(huì)實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)測(cè)量。新方法從原理上保證了多目標(biāo)高頻、同步測(cè)量的可行性。以正交柱面成像式測(cè)量系統(tǒng)為研究對(duì)象，在對(duì)其誤差分析的基礎(chǔ)上，依次從相機(jī)校準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)性能提升、多目標(biāo)跟蹤三個(gè)方面展開(kāi)研究，詳細(xì)闡明了各自的主要問(wèn)題、解決辦法和具體實(shí)現(xiàn)，建立了較為完整的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)測(cè)

3、量方法體系，并通過(guò)仿真和實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，正交柱面成像式測(cè)量系統(tǒng)具有良好的測(cè)量精度和動(dòng)態(tài)性能，能夠完成對(duì)多目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤。論文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、以所提出的正交柱面成像式測(cè)量系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)其角度交會(huì)坐標(biāo)測(cè)量原理進(jìn)行研究，建立了角度測(cè)量模型，描述了坐標(biāo)重構(gòu)方案，并從應(yīng)用層面給出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
　　2、分析了測(cè)量系統(tǒng)的主要誤差源，對(duì)單相機(jī)的誤差因素進(jìn)行分析以便尋求更加準(zhǔn)確的相機(jī)校準(zhǔn)方法，對(duì)多相機(jī)布局進(jìn)行分析

4、以便研究坐標(biāo)誤差傳遞關(guān)系，兩者融合提高系統(tǒng)測(cè)量精度。
　　3、針對(duì)傳統(tǒng)相機(jī)校準(zhǔn)方法在進(jìn)行復(fù)雜鏡頭畸變校正時(shí)所面臨的局限性，從準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)成像系統(tǒng)投影映射這一相機(jī)校準(zhǔn)的本質(zhì)出發(fā)，提出了基于徑向基函數(shù)映射的相機(jī)校準(zhǔn)方法，為測(cè)量系統(tǒng)提供了精度保障。
　　4、考慮到動(dòng)態(tài)測(cè)量中的隨機(jī)誤差，引入卡爾曼濾波算法對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行提升，研究了基于線(xiàn)性卡爾曼濾波和擴(kuò)展卡爾曼濾波的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)測(cè)量方法。
　　5、為解決柱面成像系統(tǒng)普遍面臨的多目標(biāo)