新型激光標靶位姿測量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、物體位姿測量在重大型工程中有著廣泛的應用，目前主要方法有圖像視覺法、慣性測量法、棱鏡法、激光標靶法等。針對現(xiàn)有的測量方法存在的測量范圍有限、精度低、系統(tǒng)便攜性差等問題，本文提出了一種新型激光標靶位姿測量系統(tǒng)。設(shè)計了基于嵌入式系統(tǒng)的激光標靶，該標靶結(jié)合全站儀能夠有效地實現(xiàn)物體位姿測量。在Linux平臺上，結(jié)合連通域標記和邊界識別，研究了一種以質(zhì)心法為核心的光斑中心提取算法，該算法重復性精度高、魯棒性好。定義了激光標靶測量系統(tǒng)的坐標系，并通

2、過對相機的標定以及對相機坐標系和激光標靶坐標系相對關(guān)系的確定，提出了一種姿態(tài)解算算法。實驗數(shù)據(jù)表明，激光標靶工作穩(wěn)定、測量精度高，在用2m長剛體模擬目標物體進行的驗證實驗中，取得了整體誤差小于1 mm的結(jié)果。示范應用效果表明該新型激光標靶測量系統(tǒng)十分吻合工業(yè)工程中位姿測量的應用需求，應用前景十分廣泛。
　　本論文主要研究工作和創(chuàng)新點包括：
　　1.研究分析了國內(nèi)外工程應用中的位姿測量系統(tǒng)，在總結(jié)了現(xiàn)有系統(tǒng)的優(yōu)勢和不足后，明確

3、了本文的研究方向和目標，提出了一種新型激光標靶位姿測量系統(tǒng)。
　　2.完成了激光標靶的開發(fā)工作。通過對激光標靶硬件系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了激光標靶的小型化，保證了激光標靶測量系統(tǒng)的便攜性。對比多種嵌入式平臺，最終以嵌入式Linux為平臺，開發(fā)了激光標靶應用程序。
　　3.對比多種光斑中心提取算法并結(jié)合激光標靶對光斑中心提取算法的要求，選擇以質(zhì)心法為核心，通過對其進行優(yōu)化，實現(xiàn)了一種重復精度高、魯棒性好的光斑中心提取算法。