正交柱面成像式動態(tài)坐標(biāo)測量方法研究.pdf

1、推動工業(yè)由加工制造向智能制造的轉(zhuǎn)型升級是未來工業(yè)的發(fā)展趨勢之一，作為智能制造的典型應(yīng)用，智能化裝配和運(yùn)動過程監(jiān)控要求實(shí)現(xiàn)對多個目標(biāo)點(diǎn)的同步、實(shí)時測量。現(xiàn)有的坐標(biāo)測量方法，如：激光跟蹤全站式測量、光電掃描網(wǎng)絡(luò)式測量、立體視覺測量，在對運(yùn)動物體進(jìn)行測量時，分別面臨著單目標(biāo)、非同步測量、測量頻率低的局限性。所以必須探索一種高性能動態(tài)坐標(biāo)測量新方法，以滿足不斷發(fā)展的工業(yè)需求。
　　本文針對現(xiàn)有動態(tài)坐標(biāo)測量方法的局限性，從傳感層面出發(fā)，對視

2、覺測量中面陣圖像傳感器二維測角功能進(jìn)行分解，采用兩個正交放置的線陣 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)的二維角度測量，多角度交會實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)測量。新方法從原理上保證了多目標(biāo)高頻、同步測量的可行性。以正交柱面成像式測量系統(tǒng)為研究對象，在對其誤差分析的基礎(chǔ)上，依次從相機(jī)校準(zhǔn)、動態(tài)性能提升、多目標(biāo)跟蹤三個方面展開研究，詳細(xì)闡明了各自的主要問題、解決辦法和具體實(shí)現(xiàn)，建立了較為完整的動態(tài)坐標(biāo)測

3、量方法體系，并通過仿真和實(shí)測實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，正交柱面成像式測量系統(tǒng)具有良好的測量精度和動態(tài)性能，能夠完成對多目標(biāo)的實(shí)時跟蹤。論文主要研究內(nèi)容如下：
　　1、以所提出的正交柱面成像式測量系統(tǒng)為研究對象，對其角度交會坐標(biāo)測量原理進(jìn)行研究，建立了角度測量模型，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、分析了測量系統(tǒng)的主要誤差源，對單相機(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)測量精度。
　　3、針對傳統(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，為測量系統(tǒng)提供了精度保障。
　　4、考慮到動態(tài)測量中的隨機(jī)誤差，引入卡爾曼濾波算法對系統(tǒng)動態(tài)性能進(jìn)行提升，研究了基于線性卡爾曼濾波和擴(kuò)展卡爾曼濾波的動態(tài)坐標(biāo)測量方法。
　　5、為解決柱面成像系統(tǒng)普遍面臨的多目標(biāo)