位姿测量

摘要： 针对天体表面探测遥操作模拟验证需求和特点,设计实现了综合天体表面地形模拟、模拟星球车、地形扫描测量与遥操作处理评估等功能的天体表面探测遥操作模拟验证系统。以人工砂搭建可变形表面模拟环境,研制了具有感知、移动及规划结果响应功能的模拟星球车,提出了基于激光扫描的地形测量与星球车位姿测量方法,建立了基于模拟场景和星球车的天体表面探测遥操作模拟验证系统,对火星表面探测的感知、规划等关键作业过程进行了模拟验证,为天体表面探测遥操作实际实施提供了有力支撑。

摘要： 掘进机时走时停的迈步式工作特点导致其难以实现定向掘进,这一直是国内外面临的技术难题。为实现煤矿巷道掘进机的位姿测量,提出一种基于组合方式的掘进机导航系统(即组合导航系统)。首先,以十字激光指向仪的激光束为识别特征,结合自主研制的激光接收标靶,组建光电传感器导航系统,并构建掘进机机身位姿解算模型;然后,通过递推最小二乘(recursive least square,RLS)算法将光电传感器导航系统和光纤惯性导航系统的测量数据融合,解算出掘进机机身的位姿;最后,根据掘进机机身位姿的测量结果,通过PLC(programmable logic controller,可编程逻辑控制器)实现掘进机的纠偏控制,以有效解决其定向掘进问题。以MB670型掘锚一体机为实验对象,通过现场实验对所设计的组合导航系统进行测量误差分析。结果表明:该组合导航系统可以有效实现煤矿巷道掘进机机身的位姿测量;掘进机机身的位置测量误差在±20 mm以内,姿态角测量误差在±0.15°以内,满足煤矿巷道施工精度要求。基于组合方式的掘进机导航系统具有精度高、可靠性好的优点,弥补了单一导航系统的测量缺陷,可为掘进机的定向掘进智能控制提供理论基础。

摘要： 针对整流罩分离过程中的空间目标三维位姿跟踪测量,设计了双目视觉测量系统,完成整流罩关键点的空间三维坐标测量。基于各特征点的图像处理、识别及跟踪测量算法,结合极线约束匹配,实现目标点的精确立体匹配,可完成不同目标特征点的三维空间坐标解算,进而获取不同运动姿态时的速度、加速度等关键信息,为整流罩机械设计与动力学设计提供参考依据。

摘要： 舰载飞行器着舰过程中需要实时获取自身与航母甲板的相对位置和姿态(位姿)信息来保证安全着舰。而目前常用的卫星导航、惯性导航等位姿测量技术手段会因电磁干扰、信号失锁、恶劣天气影响以及自身误差积累等原因无法安全、可靠地提供高精度位姿信息。针对这一问题,提出利用摄影测量技术来实现舰载飞行器着舰阶段位姿信息的测量。本文论述了该方法在理论上的可行性,并设计验证试验进行仿真,得到的结果表明,该方法解算结果满足精度指标要求,为摄影测量技术的应用开拓了新的方向,也为解决航母舰载飞行器着舰阶段位姿测量问题提供了新思路。

摘要： 为测量天线副面并联调整机构的相对位姿,研究了一种基于单目视觉的位姿测量系统.采用光源照射固定于动平台上的合作目标,结合滤光片等控制手段,利用单目相机采集非共面特征点的图像,获得高对比度的准理想图像.经过图像处理和平方加权质心法,提取出特征点的图像坐标,使用EPnP(Efficient Perspective-n-Point)算法进行位姿解算,最终可以得到并联调整机构的相对位姿测量方法.最后通过实验进行了精度验证,结果表明平移精度为0.1 mm,旋转精度为0.05◦,满足了实验要求,为并联机构的位姿检测提供了可行性思路.

摘要： 为了解决悬臂式掘进机当截割部被机身遮挡或粉尘比较严重时引发的视觉定位失效问题,以磁场强度分量和双目立体视觉技术获取的位姿数据作为训练数据,获得网络参数,提出一种基于一维卷积神经网络(1D-CNN)的辅助定位方法。结果表明,1D-CNN对截割部轨迹预测较好,空间角度俯仰角、偏航角的预测精度达到99%以上,总体精度满足悬臂式掘进机位姿的测量要求。所提方法可以有效预测掘进机截割部的空间位姿信息,与BP全连接神经网络相比,具有能自动提取特征、避免过拟合的优点,为掘进机截割部定位提出了新思路。

摘要： 基于点云去噪后的球形标靶在激光扫描仪位姿测量技术中的应用,将扫描仪姿态测量方法应用于斗轮堆取料机无人化控制中,采用设备自带的位置、角度传感器构建全局坐标模型,实现激光扫描仪与俯仰机构、回转机构、行走机构的位姿关系标定。测试表明,在多个大机位姿下,扫描仪点云数据变换到全局坐标系误差小于100 mm,能够满足堆取料机无人化控制要求。

摘要： 面向机器人在柔性上下料中工件放置范围较大、摆放位姿不确定的应用场景,提出了一种基于双目结构光的空间位姿检测系统。基于双目结构光视觉系统获取工件点云数据,通过对Z轴分层遍历寻找工件最上层平面,利用其法向重新建立坐标系来矫正原始点云数据;将最上层点云数据映射转成2D图像,通过图像处理完成多个工件分割并获得工件位置信息进行点云粗配准,再通过ICP精配准得到工件的位姿信息。以检测料框为例进行实验,实验结果表明:视觉系统距检测目标3 m处,仍能输出多个料框的准确位姿信息,可有效提升工业机器人柔性上料的可靠性。

摘要： 空间碎片或者失效卫星往往绕其惯性主轴做自旋运动,虽然处于一种稳定状态,但是对其运动状态测量的难度相比三轴稳定目标而言又增加了许多,主要体现在复杂光场环境下和目标观测面周期性进出视场引起的特征点丢失、尺度变化和旋转变化,以及长时间连续观测引起的累积误差增大、位姿解算不收敛等难题.通过构建优化目标特征数据库,将传统测量方式中前后帧的匹配转变为当前帧与特征数据库的匹配和特征点的优化,即使中间过程帧出现了偏差仍然可以较好地跟踪后续图像帧的正确位置.在李代数空间下建立位姿向量微分扰动方程,获得测量值与估计值的残差目标函数,基于贝叶斯法则最大后验概率和李群与李代数的对指变换法则,求取位姿向量最优解.解决了李群空间下由于位姿变换矩阵不可加性而无法优化的问题,提高了连续测量过程中系统的测量精度.实验结果表明,无优化测量方法无法保证整个旋转周期的有效测量;通过增加位姿优化过程,连续稳定测量时间明显延长,针对以12(°)/s自旋运动的目标,测量稳定段误差在2°以内,旋转角速度测量误差为0.12(°)/s.

摘要： 针对在轨服务中非合作航天器相对位姿测量的关键任务,提出了一种双目立体视觉方法.该方法利用两台大视场可见光相机获取高分辨率图像,用双边滤波方法对图像进行预处理,接着利用弧线段拟合法提取目标表面的对接环椭圆,用Hough变换法提取目标的矩形边框特征,并引入极线约束准则、对接环尺寸约束和光流跟踪的方法,提高算法的提取精度和效率.利用立体视觉构建非合作目标的对接环平面和边框角点,建立目标坐标系,解算与世界坐标系之间的位姿关系.暗室环境下的实验结果表明,双目相机系统逼近(12.0～2.0 m)实验中,相对位置精度优于1.0 cm,相对姿态精度优于0.41°;目标姿态转动实验中,相对位置精度优于1.3 cm,相对姿态精度优于0.88°,位姿解算精度较高,可以为追踪航天器提供连续的位姿导航信息.

摘要： 航天器交会对接的近距离段一般采用视觉敏感器实现目标和追踪航天器间的相对位姿测量。传统的方法是根据摄像机成像原理通过迭代的方法分别求得追踪航天器坐标系和目标坐标系间姿态矩阵及平移向量，该方法破坏了刚体运动的完整性，求解的速度和收敛性极大得影响测量的实时性和准确性。rn 本文提出了利用对偶四元数方法来求解交会对接中的相对位置和姿态，其可以整体考虑两坐标系间的相对旋转和平移，克服了传统方法的弊端，通过仿真验证了该方法的有效性。

摘要： 针对航天器交会对接过程中近距离对接的单摄像头尺度变化难以判定、常规双目视觉系统的视场约束问题，提出基于主动双目视觉的航天器交会对接位姿测量方法。主动双目视觉系统由可控光心距、可控光心角、可控焦距的机构组成，通过控制视觉系统的光学和机构参数，实现视觉测量过程无盲区；通过在线图像配准算法求解视觉系统基础矩阵；通过先验知识实现对接构件的3D重构及测量，实现控制、标定、重构、测量一体化航天器自动对接。仿真实验说明主动双目视觉系统比常规双目视觉系统视场扩展30倍以上，可以实现对接过程的位姿测量，并验证了所提方法的有效性和优越性。

摘要： 为了解决运动物体自主位置和姿态测量问题，提出了一种基于随动靶标几何量特征的单目视觉自主位姿测量方法，方法是以摄像机的透射成像原理为依据，通过对构建的摄像机像面坐标系相对于参考平面坐标系变换数学模型的解算，求解得到了像平面相对参考平面的方位角、俯仰角和摄像机光心到光轴与参考平面交点的距离三个参数，三个参数即是运动物体的自主位置和姿态参数。利用该方法，对处于不同位姿条件下的运动物体进行了测量实验，实验表明该方法正确有效。对于存在的测量误差，分析了原因并给出了改进的可行性建议。

摘要： 随着智能制造和工业4.0的发展,对船舶制造领域高精度、高效率坐标测量的要求越来越高.使用wMPS(workspace measuring position system)解决船体分段形貌测量和船体分段位姿测量,达到了非常高的精度,能够满足加工制造的要求,为wMPS在船舶制造中的进一步应用奠定了基础.

摘要： 针对管路位姿测量过程中管路的无纹理、少特征等难点,提出了一种基于双目视觉的管路位姿精确测量方法.首先,利用双目视觉原理从二维图像中计算管路的初始位姿;然后利用基于边缘像素点的位姿优化算法建立3D-2D的投影映射关系,通过优化边缘像素点到投影模型边缘的距离,对投影模型边缘和图像边缘进行拟合,从而实现管路初始位姿的优化.本算法仅在投影模型边缘的一定区域内选取具有高灰度值梯度的像素点,从而增强算法的鲁棒性并提高计算效率.测量实验表明,该方法测量精度较高,且操作简单、测量时间只需2-3s,可有效提高管路位姿的测量精度及效率,满足工业应用需求.

摘要： 针对当前国内重型挂弹装置操作效率低、安全性差、过度依赖操作人员经验与协调配合等的问题,提出了一种基于计算机视觉、惯性测量与轨迹控制方法的新型智能识别与自动挂接技术,解决了复杂空间中导弹难以挂接的技术难题.利用智能识别技术提取挂点特征信息,快速识别复杂环境下的难辨识特征,并计算挂点位姿参数;通过融合惯性导航与视觉图像的信息,修正挂点检测误差,提高位姿测量精度;根据挂点位姿参数进行运动空间分析、轨迹规划,结合模糊控制等算法,使挂弹装置按照要求完成自动挂接.试验验证结果表明,该技术可快速实现挂弹作业的智能识别及自动挂接,提高了挂弹装置的自动化水平,降低了操作人员劳动强度,极大地提升了综合运挂效率及安全可靠性.

摘要： 针对空间环境与条件下航天器对非合作目标实施自主导航,需要解决针对非合作目标的识别与跟踪、形态重建、相对导航测量、捕获控制等难题.本文将分析在上述空间环境条件下对非合作目标的识别与自主导航的算法研究.针对空间在轨服务对非合作目标高精度逼近导航、抓取以及维修服务的需求,探索解决高精度逼近过程中相对位姿测量方法,以及实现高精度导航的新途径.对空间环境的非合作目标特性进行分析与仿真,对空间非合作目标自主形态识别与高精度三维重建技术进行研究,全面解决对空间非合作目标高精度自主导航核心关键技术,研究空间非合作目标探测识别与相对位姿求取技术并进行仿真实验验证.

摘要： 针对悬浮试验场内飞行物体的高精度姿态测量,提出了采用面阵CCD辅助识别的多线阵CCD姿态测量系统.设计了采用柱面镜组构成的线阵CCD专用成像镜头.在被测飞行物体上安装3个红色发光二极管(LED)光点作为合作目标,2个面阵CCD和3个线阵CCD同时对光点成像,通过测量光点空间位置坐标,计算出飞行物体的姿态高度.线阵CCD光学镜头选用(635±15)nm的红光作为工作标段,设计的全视场角为19°,焦距为90.04 mm.系统采用7片柱面镜和1片红色滤光片组成像方远心光路,从而有效消除像差,实现大景深测试.测试结果表明:设计的镜头畸变优于0.05％,景深可达1.5m,可配合线阵CCD实现高精度测试.

摘要： 提出了一种结合光电扫描测量原理基于单一激光发射基站的室内AGV导航定位方法.通过发射站持续扫描与AGV车体固联的4个wMPS光电接收器,实时解算每个光电接收器在发射站坐标系下的空间三维坐标,进而对车体实施定位并导航.实验表明,该方法具有测量范围大、精度高及成本低等优势,适应现阶段高端装备制造工业现场条件.

摘要： 提出了一种结合光电扫描测量原理基于单一激光发射基站的室内AGV导航定位方法.通过发射站持续扫描与AGV车体固联的4个wMPS光电接收器,实时解算每个光电接收器在发射站坐标系下的空间三维坐标,进而对车体实施定位并导航.实验表明,该方法具有测量范围大、精度高及成本低等优势,适应现阶段高端装备制造工业现场条件.

摘要： 本申请涉及一种位姿检测方法、位姿检测装置和位姿检测系统，其中的位姿检测方法，通过获取检测对象所处被测空间内的图像信息和基于结构光的深度信息，根据图像信息和深度信息，得到被测空间内的3D深度图像，根据预设的位姿识别算法，对3D深度图像中，检测对象的位姿进行识别，得到检测对象的位姿识别结果。其通过结合基于结构光的深度信息与图像信息，实现了对被测空间内包含检测对象位姿信息的3D深度图像的及时获取，提高了对检测对象位姿识别结果的准确度。

摘要： 本发明涉及机器人位姿特性检测技术领域，尤其为一种工业机器人位姿特性中位姿特性漂移的测量方法，包括如下步骤：步骤1、坐标准直测量；步骤2、指令位姿测量；步骤3、位姿特性漂移计算。本发明，是工业机器人如何借助三维空间测量仪完整有效地进行位姿特性中的位姿特性漂移测量以及其操作原理说明。通过学习本文的位姿特性中位姿特性漂移的测量方法，既可以快速了解到工业机器人如何进行位姿特性中位姿特性漂移测量来获取精确的位姿特性数据检验工业机器人性能指标，还可以知道其操作流程的原理说明。

摘要： 本发明涉及天线主副反射面位姿测量系统与副反射面位姿调整方法，首先对天线主反射面、副反射面分别拍照，获取主反射面坐标系与副反射面坐标系间的初始相对位姿关系，将相机固定在主反射面，保证相机坐标系与天线主反射面坐标系的相对位姿关系不变，然后采用工业相机对副反射面连续拍照，并实时测量天线副反射面坐标系与相机坐标系相对位姿关系，求出天线主、副反射面相对位姿关系，并据此调整副反射面的位姿，可有效改善测量精度，并极大提高测量效率。

摘要： 一种基于车体位姿的作业部件末端位姿测量方法，a.将姿态传感器安装于车体或载体平台测量车体姿态；b.GNSS系统测量车体的位姿信息；激光传感测量基于基准作业面的相对位置信息；c.建立车体坐标系Oxyz；d.执行机构安装传感器，检测姿态及位置变化，并建立作业部件坐标系Oxnynzn；e.获取卫星天线或激光传感的位置信息和各传感器所测姿态及位置信息，建立作业部件末端中心的位置解算模型；f.计算作业部件末端基于基准作业面的高程差Δh；测量作业部件的姿态信息，计算作业部件末端基于基准作业面的角度差Δα。使用一套GNSS系统便可车体定位和作业部件末端位姿测量，属于工程机械和智能农机领域。

摘要： 一种初始位姿测量结合目标追踪的位姿测量方法，属于计算机视觉领域。本发明的目的是针对不规则运动的目标，实现视频序列中运动目标位姿参数的实时输出。技术要点：目标的初始位姿测量，目标的初始位姿测量用于启动后续的目标追踪，实现位姿参数的实时输出；包括参考位姿的测量、特征点的提取与匹配、基于多点匹配的位姿测量；目标追踪，包括边缘特征的搜索与匹配、点特征的追踪与匹配、位姿参数的非线性优化求解。本发明将目标的初始位姿与目标追踪方法相结合，实现视频序列中运动目标位姿参数的实时输出；本发明对环境的变化具有一定的适应能力，而且针对物体被局部遮挡时也能测量出其位姿。

摘要： 本发明公开了一种用于动态位姿测量的位姿测量装置，包括双屏激光成像系统和双目视觉检测系统；双屏激光成像系统包括第一、二激光接收屏和透反棱镜，第一、二激光接收屏均涂覆有漫反射涂层，透反棱镜的半透面上涂覆有500～600nm带通滤光膜；第一、二激光接收屏相互垂直放置，并与透反棱镜的相邻两面分别平行，且到透反棱镜相邻两面的距离不等；双目视觉检测系统包括第一、二CCD相机。本发明中双屏激光成像系统接收十字线激光并在接收屏上成像，双目视觉检测系统实时拍摄两接收屏上的十字激光图像，并提取十字激光中心在图像坐标系下的位置信息及十字横向线与图像坐标系横坐标的夹角。本发明主要用于动态环境中物体位姿的测量。

摘要： 本发明涉及工业机器人位姿特性测量技术领域，尤其为一种工业机器人位姿特性中多方向位姿准确度变动的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、坐标准直测量；步骤2、指令位姿测量；步骤3、多方向位姿准确度变动计算。本发明，是工业机器人如何借助三维空间测量仪完整地进行位姿特性中的多方向位姿准确度变动测量以及其操作原理说明。通过学习本发明的位姿特性中多方向位姿准确度变动的测量方法，既可以快速了解到工业机器人如何进行位姿特性中多方向位姿准确度变动测量来获取精确的位姿特性数据检验工业机器人性能指标，还可以知道其操作流程的原理说明。

摘要： 本发明涉及机器人位姿特性检测技术领域，尤其为一种工业机器人位姿特性中位姿特性漂移的测量方法，包括如下步骤：步骤1、坐标准直测量；步骤2、指令位姿测量；步骤3、位姿特性漂移计算。本发明，是工业机器人如何借助三维空间测量仪完整有效地进行位姿特性中的位姿特性漂移测量以及其操作原理说明。通过学习本文的位姿特性中位姿特性漂移的测量方法，既可以快速了解到工业机器人如何进行位姿特性中位姿特性漂移测量来获取精确的位姿特性数据检验工业机器人性能指标，还可以知道其操作流程的原理说明。

摘要： 本发明涉及天线主副反射面位姿测量系统与副反射面位姿调整方法，首先对天线主反射面、副反射面分别拍照，获取主反射面坐标系与副反射面坐标系间的初始相对位姿关系，将相机固定在主反射面，保证相机坐标系与天线主反射面坐标系的相对位姿关系不变，然后采用工业相机对副反射面连续拍照，并实时测量天线副反射面坐标系与相机坐标系相对位姿关系，求出天线主、副反射面相对位姿关系，并据此调整副反射面的位姿，可有效改善测量精度，并极大提高测量效率。

摘要： 本实用新型公开了一种用于动态位姿测量的位姿测量装置，包括双屏激光成像和双目视觉检测系统；双屏激光成像系统包括第一、二激光接收屏和透反棱镜，第一、二激光接收屏均涂覆有漫反射涂层，透反棱镜的半透面上涂覆有500～600nm带通滤光膜；两个激光接收屏相互垂直放置，并与透反棱镜的相邻两面分别平行，且到透反棱镜相邻两面的距离不等；双目视觉检测系统包括第一、二CCD相机。本实用新型中双屏激光成像系统接收十字线激光并在接收屏上成像，双目视觉检测系统实时拍摄两接收屏上的十字激光图像，并提取十字激光中心在图像坐标系下的位置信息及十字横向线与图像坐标系横坐标的夹角。本实用新型主要用于动态环境中物体位姿的测量。