交会对接视觉敏感器算法及地面实验系统研究

• 作 者: 吴烽
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 视觉测量 标定 位姿控制 测量精度

为了对交汇对接视觉测量的精度进行标定，本文设计了一套交汇对接视觉敏感器地面实验系统。系统具有三自由度的位移平动和三自由度的姿态转动，并具备各自由度的高精度测量功能，在运动过程中，采集各自由度高精度传感器的测量数据，与视觉敏感器的测量数据进行对比，完成对光敏感器系统测量精度的标定。本文首先对光敏感器测量算法展开了研究，为了满足视觉测量的高精度要求，提高图像处理的精度，采用了特征点亚像素提取算法，本文提出了根据灰度平方加权质心算法来计算特征的坐标值,利用插补来增加有效像素的数量，从而在特征点的成像区域内可以改善对特征点质心定位精度。接下来对视觉敏感器测量系统进行了总体结构设计，六自由度位姿控制系统和高精度视觉敏感器测量系统组成。其中，高精度六自由度运动平台用于携带视觉标识器进行六自由度运动，六自由度位姿控制系统用于提高运动平台的运动精度，高精度视觉敏感器测量系统用于计算运动平台的实时位姿，并与各自由度传感器反馈的测量信息进行对比分析。然后对六自由度运动平台和光学敏感器平移转台进行了结构分析，给出了有效载荷在重力场下的变形和在加速度扰动下的振动对测量精度的影响，仿真结果证明，六自由度运动平台和光学敏感器平移转台在重力场下变形量和加速度扰动下的振动对测量精度影响比较小，不影响视觉敏感器的视觉标定和视觉测量。实验结果表明，在测量距离较短时，双目测量的精度明显高于单目测量，随着测量距离增加，双目视觉的测量优势不再明显，与单目测量精度接近。采用单目测量可以完成视觉敏感器测量系统的测量标定精度要求。