多自由度機械臂全視場動態測量關鍵技術研究

《多自由度機械臂全視場動態測量關鍵技術研究》是依託北京化工大學，由陳國華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多自由度機械臂全視場動態測量關鍵技術研究
• 依託單位：北京化工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳國華

項目摘要

本項目針對多自由度機械臂位姿測量中的關鍵問題，原創性地提出了基於穹型結構的全視場測量的新方法，利用多攝像機構建全視場測量系統，以滿足全方位、高精度的動態多自由度測量要求。研究內容包括：利用多攝像機建立全視場測量系統模型、確定滿足全視場測量的物理結構以及攝像機方位與有效視場之間的幾何約束關係；建立全視場測量系統下的坐標轉換模型；設計多尺度標識系統，並研究基於標識的高精度、高可靠性的特徵識別方法與定位技術；研究立體靶標標定與多點特徵標識標定相結合的複合標定方法；為提高系統運行速度，最佳化立體匹配算法、位姿求解算法，設計並行處理算法；分析系統結構參數對測量誤差的影響，定量分析測量過程中的累積誤差，建立誤差模型和誤差傳遞函式。本項目提出的多自由度機械臂全視場測量方法具有獨創性和可行性，旨在建立一種有效的全方位高精度的跟蹤監測方法，為全視場測量提供理論依據和技術支撐，具有重要的理論意義和套用價值。

結題摘要

為滿足全方位、高精度的動態多自由度測量需求，針對多自由度機械臂位姿測量中的關鍵問題，研究了基於穹頂結構的全視場測量的新方法。在三目視覺的基礎上利用多攝像機構建了一種穹頂結構，並基於穹頂結構建立了一種多目視覺全視場測量系統。在此過程中，分析了穹頂結構的空間結構特徵，並以此為依據確定了多目視覺中攝像機的空間分布位置和拍攝角度，建立了穹頂結構的空間結構特徵與多目視覺可測量區域之間的函式關係，並確定了測量系統的幾何約束關係，建立了全視場測量系統下的多自由度坐標系全局轉換模型。提取了空間結構特徵中的攝像機之間的距離、攝像機與目標物體之間的距離、攝像機拍攝角度等參數，並以此作為特徵參數構建了基於穹頂結構的多目視覺模型。針對基於多目視覺全視場測量系統多自由度機械臂位姿測量，設計了多尺度標識系統，並研究了基於標識的高精度、高可靠性的特徵識別方法與定位技術，以及立體靶標標定與多點特徵標識標定相結合的複合標定方法，並設計了最佳化立體匹配算法、位姿求解算法和並行處理算法，從而提高了系統運行速度。研究了多目視覺全視場測量系統的結構參數對測量誤差的影響，建立了誤差模型和測量誤差函式，設計了誤差補償策略和方法。 本項目研究的多目視覺全視場測量系統具有獨創性和可行性，建立了一種有效的全方位高精度的測量方法，為實現全形度、大範圍測量提供了理論支持和技術支撐，具有重要的理論意義和套用價值。