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基于CCD光电式两车相对空间位置测量技术研究
中文名称: 基于CCD光电式两车相对空间位置测量技术研究
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论文编号: 3116589收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Research on Photoelectric Position Measurement Technique by Linear CCD
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 机械制造及其自动化
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 非接触测量 畸变标定 摄像机定标 三角法 交会测量 三维测距 光电式
简介目录: 点击此处 免费索取本论文简介和目录>>
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论文简介:长期以来,导弹的发射速度的提高一直受导弹的转载速度的制约。在发射场上,由人工指挥吊车将导弹由装填车转至发射车,存在费时费力、准确性差等弊端。随着工业自动化程度的提高,以及对导弹快速转载的需求,促使自动装弹机械手的发展,它的研制对于提高导弹快速反应能力具有重要意义。实现转载过程自动化,需要首先快速、准确地测量出导弹装填车和发射车的相对空间位置。本课题的研究正是基于这一位置测量问题展开的。 本论文围绕非接触测量方法、如何提高测量精度以及缩短作业时间等方面展开,具体的研究内容包括以下几个方面: 1.深入研究了三维测距的基本理论,掌握被动和主动两大类测距方法的原理和结构。在此基础上,介绍了几种常用的测量方法,为本文采用的线阵CCD旋转扫描测量法的提出奠定了理论基础。 2.确立本课题的位置检测方法为线阵CCD旋转扫描测量法。详细论述了该方法的工作原理,推导了各个测量参数的计算公式。通过对各项误差源的分析、计算,得到各项测量参数的随机误差。将理论计算精度与样机的实际测量精度比较,验证了误差分析计算的正确性。另外,还提出了线阵CCD旋转扫描测量法的另一种数学处理方法——后交会法,它的特点是由像面上的脱靶量求出目标的高低角,推导了该方法的测量公式和误差计算公式。新方法的提出,是原有方法的一个佐证及理论支撑。 3.根据双目立体视觉成像原理,提出了一种新的测量方法——面阵CCD交会测量法。阐述了该方法的理论基础:摄像机在两个不同位置对同一空间目标成像,通过图像匹配,解析目标点的空间位置。介绍了其工作原理,并详细推导了各项测量参数的计算公式。按照线阵CCD旋转法中论述的误差分配类型与大小,计算面阵CCD交会测量法的精度,从理论上证明该方法的可行性。 4.对采用线阵CCD扫描测量法的位置检测装置的测量结果进行分析,寻找提高测量精度的有效途径。首先从理论上分析了影响精度的因素——成像系统几何畸变和成像系统噪声,对其中影响光学测量系统精度的主要因素——成像系统几何畸变误差进行了深入研究,详细地分析了产生这项误差的各种原因。在理论分析的基础上,进行了误差标定,并为此设计了畸变标定靶。一方面,由位置检测装置测量标定靶上的目标点的空间位置(在位置检测装置坐标系下)。另一方面,用高精度Leica分别测量目标点和位置检测装置在Leica测量坐标系下的位置,经过坐标转换后,也可以得到目标在位置检测装置坐标系下的位置。前者作为测量值,后者作为真值,由一组测量值和真值,经曲线拟合就可以得到畸变多项式。 5.对于面阵CCD测量方法,本文给出了两种不同的误差标定方法。第一,根据摄像系统成像原理,标定面阵CCD摄像系统的内、外参数,建立摄像系统精确的成像模型。当已知目标在像面上的实际二维坐标时,根据成像模型,就可以求出该点在空间的真实的三维坐标,并进行了计算机仿真。第二,通过对传统网格法的改进及完善,本文还提出了标定面阵CCD摄像系统畸变误差的新方法——旋转定标法。它利用平行光管轴上点作为无穷远的目标点;以面阵CCD作为像点的成像传感器。通过经纬仪的方位、俯仰运动进行精密测量,其中方位角和俯仰角均由轴角编码器输出。按照物像关系,由经纬仪的转角可以求出像点的图像坐标;同时在CCD像面上,可以直接测量出像点的坐标。两者比对,建立畸变数学模型,就可以实现CCD摄像系统的畸变标定。该方法标定的误差,不仅包括光学系统畸变误差,还包括镜头中的透镜曲面误差、多个透镜的对中误差以及CCD的制造误差等等。本文提出的方法不仅适用于本课题研究,而且对于相关领域的研究也有一定的参考价值。
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