基于交叉平面的剛體運動參數(shù)測量系統(tǒng)研究.pdf

1、近些年來，在多軸飛行器、移動機器人、機械臂和航天航空領(lǐng)域中，剛體空間運動的姿態(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，這種算法計算量大，大多基于離線處理的方式，無法滿足實時測量的需求。并且在大空間運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)計得到剛體運動參數(shù)測量的測量原理和計算方法。將兩個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算方法。該測量方法中，特征平面基于平面上的特征點擬合構(gòu)建，文中對此進行了詳細的介紹。
　　其次，基于測量原理，設(shè)計實現(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)，實現(xiàn)了完成了整套剛體運動參數(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，利用高速攝像機拍攝激光光束在運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、標定、坐標系轉(zhuǎn)換等過程，得到激光光斑中心在世界坐標系中的坐標，從而擬合得到空間特征平面，便可依據(jù)測量原理推算的計算方法得到剛體空間位置和姿態(tài)信息。文中詳細闡述了在FPGA中實現(xiàn)實時光斑實時檢測及光斑中心計算