双目视觉绳系支撑飞行器模型位姿动态测量

发布时间：2021-09-02 08:47

　　绳牵引并联机器人（WDPR）为风洞试验提供了一种新型支撑方式,可用于多/六自由度风洞复杂动态试验。针对该支撑下飞行器模型的大范围运动,发展了一种基于双目视觉的模型位姿动态测量方法。首先,设计了一种编码合作标志点,合理布置于模型表面,通过图像处理消除绳对标志点成像干扰,进行标志点三维重构;然后,利用绝对定姿算法求解相对位姿初值,且给出了理论误差分析,并基于双目相机重投影误差构建李代数下的无约束最小二乘优化问题,采用L-M算法进行位姿优化;最后,采用该测量系统分别进行了静态和动态精度验证试验,以及大迎角俯仰振荡等3种单/多自由度典型运动轨迹测量。试验数据显示,静态角度和位移测量精度分别优于0.02°/0.02mm;动态测量时角度精度可达到0.1°量级,位移平均误差为0.4mm。研究结果表明:设计的双目视觉测量系统是有效可行的,可为后续风洞试验的实际应用提供支持。 

【文章来源】：航空学报. 2019,40(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

编码标志点布置方式

系统坐标系定义如图1所示，其中：Owxwywzw表示静坐标系，Omxmymzm表示飞行器模型坐标系，Ocxcyczc表示相机坐标系；风洞坐标系与该支撑系统下零位姿状态的飞行器模型坐标系重合，以模型质心为原点，x轴与飞行器机身轴线平行，指向与来流方向相反；y轴指向翼展右方向；z轴垂直向下。风洞坐标系为静坐标系，而飞行器模型坐标系为动坐标系，此时模型俯仰方向姿态角即为迎角。2 模型位姿测量方案

拟采用双目视觉实现绳牵引并联支撑模型复杂动态运动下的位姿测量。测量方案整体示意图如图2所示。具体以实际测量对象SDM标模尺寸外观为依据，设计了一种编码合作标志点，以实现快速立体匹配；由三角测量原理对标志点三维重构，使用绝对定姿算法初步估计模型位姿，并基于双目重投影误差构建李代数下的无约束最小二乘优化问题，进一步提高测量结果精度。图中Rcm、tcm分别表示相机坐标系与飞行器模型坐标系之间的旋转矩阵和位移向量。2.1 标志点设计与布置

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3378711