基于交叉平面的剛體運(yùn)動參數(shù)測量系統(tǒng)研究.pdf

1、近些年來，在多軸飛行器、移動機(jī)器人、機(jī)械臂和航天航空領(lǐng)域中，剛體空間運(yùn)動的姿態(tài)和位置參數(shù)測量顯得越來越重要。在非接觸式測量方法中，視覺測量的應(yīng)用研究尤為廣泛，視覺測量在復(fù)雜環(huán)境下，對剛體復(fù)雜運(yùn)動的測量有很好的適應(yīng)性和較高的測量精度。目前大部分的視覺測量方法都是基于雙目視覺的特征匹配算法，這種算法計(jì)算量大，大多基于離線處理的方式，無法滿足實(shí)時(shí)測量的需求。并且在大空間運(yùn)動范圍情況下測量精度較低。為此，本文提出了一種基于交叉特征平面的剛體運(yùn)動

2、參數(shù)測量方法，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，基于空間交叉特征平面，設(shè)計(jì)得到剛體運(yùn)動參數(shù)測量的測量原理和計(jì)算方法。將兩個(gè)空間交叉的特征平面與被測剛體固連，利用平面的法向量在空間相交且相對位置保持不變的特性，推算得到剛體空間位姿的計(jì)算方法。該測量方法中，特征平面基于平面上的特征點(diǎn)擬合構(gòu)建，文中對此進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
　　其次，基于測量原理，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了測量系統(tǒng)的軟硬件方案。本系統(tǒng)使用NIPXIe、NI FlexRIO等硬件平臺搭建

3、硬件系統(tǒng)，基于NI LabVIEW的編寫了軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了完成了整套剛體運(yùn)動參數(shù)測量系統(tǒng)。測量系統(tǒng)方案中，使用多條激光光束構(gòu)建空間特征平面，利用高速攝像機(jī)拍攝激光光束在運(yùn)動空間中的兩面幕墻上投影的激光光斑，通過一系列的光斑檢測、處理、標(biāo)定、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換等過程，得到激光光斑中心在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，從而擬合得到空間特征平面，便可依據(jù)測量原理推算的計(jì)算方法得到剛體空間位置和姿態(tài)信息。文中詳細(xì)闡述了在FPGA中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)光斑實(shí)時(shí)檢測及光斑中心計(jì)算