基于视觉的绳系支撑飞行器模型位姿动态测量研究

论文摘要

基于机器人技术的绳牵引并联支撑为风洞试验提供了一种新型支撑方式,其具有适应性强、运动空间大及干扰小等优点,可用于多/六自由度风洞复杂动态试验。该支撑下飞行器模型位姿的高精度实时测量对实现系统的闭环控制尤为关键。传统的风洞模型姿态测量方法作用有限,难以较好地满足风洞动态试验的要求。因此,研究绳牵引并联支撑下飞行器模型位姿的实时动态测量很有必要。摄影测量由于具有非接触、精度高以及干扰小等优点,故非常适用于风洞模型位姿测量。本文针对目前单目视觉位姿动态测量存在的问题,分别进行了基于RGB-D相机与双目立体视觉的位姿动态测量方法研究。主要工作陈列如下:首先,针对基于视觉的绳系支撑飞行器模型位姿测量,构建了相关测量坐标系,并对相机针孔成像模型进行数学建模;实现了针孔成像内、外参数及双目立体视觉相对位姿的求解标定。其次,提出一种基于RGB-D相机的模型位姿测量方法。通过对彩色图像进行SIFT特征点提取、正确匹配与三维重构,利用ICP算法进行位姿初值估计,再基于重投影误差构建李代数下的无约束最小二乘优化问题并使用L-M算法优化;并对测量系统进行稳定性分析与静/动态测量精度验证。最后,发展了一种基于双目视觉的模型位姿动态测量方法。设计了一种编码合作标志点,合理布置于模型表面,通过图像处理消除牵引绳对标志点成像的干扰,进行标志点三维重构;利用绝对定姿方法求解模型相对位姿初值,且给出了理论误差分析,再基于双目相机重投影误差构建李代数下的无约束最小二乘优化问题,采用L-M算法进行位姿优化;采用该测量系统分别进行了测量稳定性分析、静态和动态精度验证实验,以及大迎角俯仰振荡等三种典型运动轨迹测量,并对影响动态测量精度的因素进行定性分析。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周凡桂

导师: 王晓光

关键词: 风洞试验,绳牵引并联机器人,双目视觉,动态测量

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,航空航天科学与工程

单位: 厦门大学

分类号: V211.74

总页数: 92

文件大小: 6515K

下载量: 22

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