基于后方交会的正交柱面成像位姿测量方法研究
发布时间：2021-04-07 20:17
本文针对航空、航天等领域大型装备组装对接过程中的大尺度空间物体的实时位姿测量需求,研究了一种基于后方交会的正交柱面成像空间位姿测量方法。将面阵图像传感器的二维测角的功能进行分解,利用分光棱镜将入射光线投影到两个互相正交的线阵CCD上,采用两个正交线阵CCD为核心的一维角度传感器组合模拟面阵相机,实现被测点的二维空间角度测量。结合摄影测量中的后方交会算法,设计一种手持立体测靶配合正交柱面成像相机便捷测量空间位姿。该方法在保持线阵相机高速、高分辨率的优势的基础上,单站不需要交会即可同时完成空间位置与姿态的测量任务。从系统的测量原理、算法研究、结构分析与设计等方面研究进行了详述,并完成实验验证。实验结果表明该测量方法具有良好的空间点三维坐标测量精度和较高的姿态测量精度。本文的主要研究工作有:1.阐述了正交柱面成像相机中光学系统的组成及其成像规律,研究了一种正交柱面成像测量的角度测量方法。提出了基于三轴精密角度基准的径向基函数相机校准方法,完成了相机校准和软硬件系统搭建。2.基于单目正交柱面相机的角度测量原理,结合物方控制发光点研究基于后方交会的正交柱面成像位姿测量算法。重点研究了单目正交柱面...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
精密位姿测量在航天领域的应用（2）航空制造领域
第 1 章 绪论式，而待装配的零件往往在几米至上百米的量级导致其协调关系复杂、位置调整困难，从而导致飞机的最终制造质量的好坏在很大的程度上取决于其装配水平，同时装配的效率也决定着其生产的成本[4]。因此，高精度的动态位姿测量技术在飞机制造领域广泛应用以保证装配的精度和提高生产效率。美国波音公司使用室内 GPS 系统实现大型飞机（如波音 747、787 等）的飞机部件的装配测量[5]，室内 GPS 实时监控两个部件的位置和姿态信息，以指导控制单元完成装配过程。空客公司借助多台 Leica 激光跟踪仪辅以激光雷达完成 A380 机身的装配[6,7]。国内浙江大学邱宝贵等人研究了机身的对接试验系统，通过激光跟踪仪实时测量机身上分布的多个监测点，然后控制系统实时对机身调整[8]。
图 1-3 工业机器人末端精密位姿测量测量技术在医疗行业同样具有迫切的需求，如计算作效率、减少手术创伤等。在手术前先从患者的 C关的数字资料，手术中通过空间三维定位技术获取手的三维坐标，然后根据标志点的信息进行图像配准像资料进行手术导航。其中，高精度实时的立体定位信息和手术对象，是系统的关键，决定整个系统的精率[13]。现实和数字多媒体拟现实技术的发展，虚拟现实（Virtual Reality，简culus Rift 和索尼 PlayStation VR 等越来越多地走入日过多源信息融合，实现交互式的三维动态视景和实世界。其中对用户（头、眼等）的跟踪则需精密位姿
【参考文献】：
期刊论文
[1]视觉与倾角传感器组合相对位姿测量方法[J]. 陈洋,林嘉睿,高扬,任永杰,邾继贵. 光学学报. 2015(12)
[2]大尺寸动态测量技术综述[J]. 潘廷耀,范百兴,易旺民,杨再华,西勤,肖华杰. 测绘与空间地理信息. 2015(08)
[3]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[4]面向大视场视觉测量的摄像机标定技术[J]. 杨博文,张丽艳,叶南,冯新星,李铁林. 光学学报. 2012(09)
[5]工业机器人发展现状与趋势[J]. 孙志杰,王善军,张雪鑫. 吉林工程技术师范学院学报. 2011(07)
[6]测量辅助飞机装配技术[J]. 熊威,甘忠. 航空制造技术. 2011(08)
[7]大型飞机机身调姿与对接试验系统[J]. 邱宝贵,蒋君侠,毕运波,方强,王青,詹建潮,李江雄,柯映林. 航空学报. 2011(05)
[8]无人月球探测器缓冲着陆抛投试验视觉测量系统[J]. 晁志超,姜广文,黄伟,宋师军,于起峰. 光学精密工程. 2010(09)
[9]大型飞机柔性装配技术[J]. 郭洪杰. 航空制造技术. 2010(18)
[10]自动导航车（AGV）发展综述[J]. 张辰贝西,黄志球. 中国制造业信息化. 2010(01)
博士论文
[1]基于近景摄影测量的高精度姿态测量研究[D]. 王卫文.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[2]wMPS系统的硬件平台优化及动态坐标测量关键技术研究[D]. 端木琼.天津大学 2012
[3]基于计算机视觉的大尺度三维几何尺寸测量方法及应用[D]. 张益昕.南京大学 2011
[4]基于视觉引导的大尺度空间坐标测量方法研究[D]. 张滋黎.天津大学 2010
硕士论文
[1]正交分光位姿传感器设计[D]. 杨茜.天津大学 2014
[2]动态测量技术在轨道测量中的应用研究及其软件研制[D]. 林远胡.西南交通大学 2014
[3]刚体位姿参数单目视觉测量系统研究[D]. 王伟兴.哈尔滨工业大学 2013
[4]光笔式单目视觉测量系统的关键技术研究[D]. 韩振华.中国海洋大学 2013
[5]上海大众门盖生产线中机器人的应用实施[D]. 李晓明.上海交通大学 2012
[6]关节式工业机器人仿真及上位机控制软件研究[D]. 高娃.哈尔滨工业大学 2009
[7]大尺寸截面配对式视觉测量方法的研究[D]. 韩庆龙.天津大学 2008
[8]三轴转台有限元结构分析[D]. 李秋红.哈尔滨工程大学 2007
[9]单目视觉测量系统及随动跟踪测量技术的研究[D]. 周平.华中科技大学 2005
本文编号：3124125
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
精密位姿测量在航天领域的应用（2）航空制造领域
第 1 章 绪论式，而待装配的零件往往在几米至上百米的量级导致其协调关系复杂、位置调整困难，从而导致飞机的最终制造质量的好坏在很大的程度上取决于其装配水平，同时装配的效率也决定着其生产的成本[4]。因此，高精度的动态位姿测量技术在飞机制造领域广泛应用以保证装配的精度和提高生产效率。美国波音公司使用室内 GPS 系统实现大型飞机（如波音 747、787 等）的飞机部件的装配测量[5]，室内 GPS 实时监控两个部件的位置和姿态信息，以指导控制单元完成装配过程。空客公司借助多台 Leica 激光跟踪仪辅以激光雷达完成 A380 机身的装配[6,7]。国内浙江大学邱宝贵等人研究了机身的对接试验系统，通过激光跟踪仪实时测量机身上分布的多个监测点，然后控制系统实时对机身调整[8]。
图 1-3 工业机器人末端精密位姿测量测量技术在医疗行业同样具有迫切的需求，如计算作效率、减少手术创伤等。在手术前先从患者的 C关的数字资料，手术中通过空间三维定位技术获取手的三维坐标，然后根据标志点的信息进行图像配准像资料进行手术导航。其中，高精度实时的立体定位信息和手术对象，是系统的关键，决定整个系统的精率[13]。现实和数字多媒体拟现实技术的发展，虚拟现实（Virtual Reality，简culus Rift 和索尼 PlayStation VR 等越来越多地走入日过多源信息融合，实现交互式的三维动态视景和实世界。其中对用户（头、眼等）的跟踪则需精密位姿
【参考文献】：
期刊论文
[1]视觉与倾角传感器组合相对位姿测量方法[J]. 陈洋,林嘉睿,高扬,任永杰,邾继贵. 光学学报. 2015(12)
[2]大尺寸动态测量技术综述[J]. 潘廷耀,范百兴,易旺民,杨再华,西勤,肖华杰. 测绘与空间地理信息. 2015(08)
[3]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[4]面向大视场视觉测量的摄像机标定技术[J]. 杨博文,张丽艳,叶南,冯新星,李铁林. 光学学报. 2012(09)
[5]工业机器人发展现状与趋势[J]. 孙志杰,王善军,张雪鑫. 吉林工程技术师范学院学报. 2011(07)
[6]测量辅助飞机装配技术[J]. 熊威,甘忠. 航空制造技术. 2011(08)
[7]大型飞机机身调姿与对接试验系统[J]. 邱宝贵,蒋君侠,毕运波,方强,王青,詹建潮,李江雄,柯映林. 航空学报. 2011(05)
[8]无人月球探测器缓冲着陆抛投试验视觉测量系统[J]. 晁志超,姜广文,黄伟,宋师军,于起峰. 光学精密工程. 2010(09)
[9]大型飞机柔性装配技术[J]. 郭洪杰. 航空制造技术. 2010(18)
[10]自动导航车（AGV）发展综述[J]. 张辰贝西,黄志球. 中国制造业信息化. 2010(01)
博士论文
[1]基于近景摄影测量的高精度姿态测量研究[D]. 王卫文.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2015
[2]wMPS系统的硬件平台优化及动态坐标测量关键技术研究[D]. 端木琼.天津大学 2012
[3]基于计算机视觉的大尺度三维几何尺寸测量方法及应用[D]. 张益昕.南京大学 2011
[4]基于视觉引导的大尺度空间坐标测量方法研究[D]. 张滋黎.天津大学 2010
硕士论文
[1]正交分光位姿传感器设计[D]. 杨茜.天津大学 2014
[2]动态测量技术在轨道测量中的应用研究及其软件研制[D]. 林远胡.西南交通大学 2014
[3]刚体位姿参数单目视觉测量系统研究[D]. 王伟兴.哈尔滨工业大学 2013
[4]光笔式单目视觉测量系统的关键技术研究[D]. 韩振华.中国海洋大学 2013
[5]上海大众门盖生产线中机器人的应用实施[D]. 李晓明.上海交通大学 2012
[6]关节式工业机器人仿真及上位机控制软件研究[D]. 高娃.哈尔滨工业大学 2009
[7]大尺寸截面配对式视觉测量方法的研究[D]. 韩庆龙.天津大学 2008
[8]三轴转台有限元结构分析[D]. 李秋红.哈尔滨工程大学 2007
[9]单目视觉测量系统及随动跟踪测量技术的研究[D]. 周平.华中科技大学 2005
本文编号：3124125
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