三向力传感器标定算法的实验研究

为研究三向力传感器标定算法的有效性,设计一种非对称结构的三向力传感器,并对该传感器采用单向加载的方式进行大样本标定实验,将实验数据代入标定算法,得到该三向力传感器的标定表达式.再对传感器多次进行空间任意方向力加载,记录加载力大小和方向角,将加载时的三个应变输出代入三向力传感器标定表达式,得到标定结果.通过将标定结果与实际加载值进行比较,得出三向力传感器的标定误差.实验结果表明:该三向力传感器标定算法具有一定的标定精度.     

数字光栅投影轮廓测量系统不确定视角标定法

建立了数字光栅投影轮廓测量系统的简易标定模型,以实现测量系统的简便化和便携式应用。该标定模型基于绝对相位提取和空间映射技术,仅需确定像面坐标和绝对相位到空间坐标的转换矩阵。标定矩阵由Levenberg-Marquardt算法优化求解,其中所需的已知空间点阵列借助新型虚拟三维靶标实现。该虚拟靶标基于不确定视角摄像机标定法,仅需要一个平面靶标,避免了使用昂贵的平移设备,极大地降低了标定系统的成本和复杂度。对标定系统进行了大量实验,并使用标定球对测量系统进行了测量精度评价。实验结果表明标定精度高于0.2mm,证明该标定法具有很好的应用价值。     

数字光栅投影轮廓测量系统不确定视角标定法

建立了数字光栅投影轮廓测量系统的简易标定模型,以实现测量系统的简便化和便携式应用。该标定模型基于绝对相位提取和空间映射技术,仅需确定像面坐标和绝对相位到空间坐标的转换矩阵。标定矩阵由L evenberg-M ar-quardt算法优化求解,其中所需的已知空间点阵列借助新型虚拟三维靶标实现。该虚拟靶标基于不确定视角摄像机标定法,仅需要一个平面靶标,避免了使用昂贵的平移设备,极大地降低了标定系统的成本和复杂度。对标定系统进行了大量实验,并使用标定球对测量系统进行了测量精度评价。实验结果表明标定精度高于0.2mm,证明该标定法具有很好的应用价值。     

实现计算机视觉标定自动化的一种新技术

分析基于Mart算子的标定算法存在易受环境光及噪声影响、精度不够高的不足,根据计算机视觉标定的目标要求,通过动态阈值分割、边缘提取、轮廓跟踪和两步法标定算法等处理策略,克服了传统标定算法的缺点,并实现了计算机视觉摄像机标定的整个过程自动化．实验结果证明,该标定算法鲁棒性强,操作简便,抗噪声、抗环境光性能好,标定精度高而且稳定．     

基于OpenCV的挖掘机器人摄像机参数标定

为了建立挖掘机器人视觉系统摄像机测量模型,提高视觉测量精度,分析了挖掘机器人摄像机视觉系统内、外参数成像模型及摄像机非线性畸变参数,确定了适合挖掘机器人视觉系统的标定参数。通过采集自制的棋盘标定模板不同方向的七幅图像,基于OpenCV技术实现了对模板角点的提取。通过七幅图像进行标定实验,实验结果获得了摄像机模型的线性内部参数矩阵,标定出了摄像机非线性模型的径向畸变系数,摄像机外部旋转矩阵及平移向量,并给出了标定参数误差。研究结论表明采用角点提取方法,标定误差可达亚像素级,能够满足挖掘机器人视觉系统的标定及视觉测量精度要求。     

微摩擦测试的微力传感器设计

论述了一种新的应用于微摩擦测试的微力传感器,这种微力传感器能同时测定微小摩擦力及相应正压力的大小,其独特的悬臂结构消除了多维力传感器普遍关注的耦合问题．正压力和摩擦力的测力原理分别基于应变片法和位移法．标定及静态特性的分析表明,该微力传感器具有较高的测力精度和分辨力,适合于mN级的摩擦测试．摩擦测试实验表明,该微力传感器完全能进行各种润滑膜的微摩擦性能评估测试,从而为微摩擦研究提供了一种有效的实验工具．     

基于电动现象的细胞光镊阱力测量

提出了一种新的细胞光阱力标定的实验方法，利用细胞电泳原理，设计并研制了一套符合用光镊测力的电动样品池系统，用它替代单光镊操作系统中的普通样品池和高精密压电位移驱动平台，可以用电压调控细胞运动速度，系统相对简单、经济．实验测量结果为：在2～18V／cm电压梯度范围内，酵母细胞的运动速度与电压梯度成正线性关系，即在皮牛量级以下，最大光阱力与光镊光源的功率成线性增加关系．测量结果表明，该方法可实现对细胞光阱力的测量，还可用来测量细胞表面电量．     

棋盘格图像角点坐标亚像素提取方法

针对基于视觉测量的物体位姿测量系统要求标定系统精度较高的需求,提出了一种自动识别和亚像素提取黑白平面棋盘格模板图像内部角点的方法.该方法在详细分析了棋盘格图像局部特性的基础上,建立了准确高效的改进SUSAN角点检测算法和精确的亚像素级提取角点坐标的方法,计算出总体标定误差为0.2个像素.通过实验验证了该算法的可行性和有效性,能够为高精度标定系统提供可靠数据.     

立体视觉标定系统的分析与设计

分析了非线性摄像机模型,改进了圆心标定点提取算法,在Tsai算法的基础上构建了左右摄像机的关联矩阵,并在VC 环境下设计了立体视觉标定系统.实验结果表明,该系统成本低廉,鲁棒性好,精度较高,可用于空间目标测量、三维重构等领域.     

基于平面模板的摄像机线性标定方法

有效的摄像机标定方法是计算机视觉应用中的一个重要问题．采用一种基于平面模板的摄像机线性标定方法，该方法只要平面模板在摄像机前运动，拍摄平面模板在不同位置的图像，提取平面模板在每个位置获得图像的网格角点，对每幅图像就可以确定一个单应性矩阵，这样就能够进行摄像机标定．实验结果表明，该方法简单易行．     

采用单点源和螺旋轨道扫描标定MicroSPECT系统

为获得高品质图像,对显微单光子断层成像(MicroSPECT)的系统几何参数进行准确测定。提出了采用单点源和螺旋扫描轨道标定针孔MicroSPECT系统几何的方法,并通过数学推导证明了该方法可以获得唯一正确的标定结果。建立了5组不同参数的MicroSPECT系统模型,用Monte Carlo方法产生标定实验数据,并采用该方法分别进行了相应的标定实验。结果表明:对焦距的标定误差约为0.4mm,对其他长度量的标定误差约为0.1mm,对角度量的标定误差约为0.1°。该方法仅需单个点源即可完成系统标定,因而简化了标定实验步骤。     

基于主动视觉的结构光手眼系统自标定方法

为实现结构光手眼系统的标定,提出一种基于主动视觉的结构光手眼系统自标定技术。该标定技术无需使用特制靶标,只需场景中三个特征点,通过控制机器人进行四次线性无关的平移运动和两次带旋转运动,即可实现结构光手眼系统的标定。四次非线性相关的平移运动标定摄像机内参数和手眼矩阵旋转部分,两次带旋转标定手眼矩阵的平移部分,两次带旋转运动中提取的两激光条,结合特征点所在平面信息,标定光平面方程。实验结果表明,三维数据测量精度可达到±1.32mm,平面特征点间的长度测量误差为±0.73 mm;该标定方法简单,特征选取容易,对结构光手眼系统的实际工业现场使用有重要意义。     

基于单片机的多维力传感器静态标定系统研究

介绍了基于单片机的多维力传感器标定系统,设计了数据采集、处理系统的硬件结构及软件流程.硬件部分主要包括:单片机、DMA、A/D转换芯片及通信模块等.系统运行过程中,主程序依次调用各个子模块对采集的实验数据进行分析处理.     

结构光系统含平面距离约束的平差标定及加权集成测量模型

针对传统标定方法严重依赖标定物精度、普通平差标定模型参数求解精度受限等问题,提出了一种含平面距离约束的结构光系统平差标定方法。该标定方法首先将平面标定物中的部分标志点作为控制点,利用控制点间的距离信息构建约束方程,然后将约束方程与平差模型相结合构建含平面距离约束的光束法平差模型,最后通过该模型优化求解系统参数。同时,为获得更高的测量精度,提出了一种加权集成测量模型,该模型根据系统各测量器件平差标定精度的差异,对各器件分配不同权重,构建了系统加权集成测量模型。搭建了系统测量实验平台,对所提标定及测量方法的有效性进行验证,实验结果表明,在250mm×200mm的标定视场下,所提的含平面距离约束的平差方法相较于传统方法,标定精度提升了25%,加权集成测量模型的综合测量精度提升了88%。     

基于实测响应反推标定非接触磁场激振器激振力

为了拓宽非接触磁场激振器的使用范围,急需对该激振器作用在结构件上激振力的大小进行标定.以悬臂梁试件为例,提出一种基于实测结构件响应以及采用优化技术来标定非接触磁场激振器激振力的方法.首先,给出了非接触磁场激振力的标定原理及方法,即通过迭代计算最小化实测与有限元分析获得的悬臂梁振动响应偏差来反推确定激振力幅.然后,简要描述基于ANSYS软件创建悬臂梁有限元模型及求解振动响应的方法.接着,给出了利用ANSYS软件的优化模块来实现相关激振力幅反推标定的迭代求解过程.最后,针对一款非接触磁场激振器,利用所描述的方法对该激振器激振力幅进行了标定,获得了相关标定曲线以及电压与激振力幅之间的函数关系,展示了所提出方法的有效性.     

基于结构光图像法的三维曲面重构技术

提出了一种基于编码结构光的新型三维重构技术的原理和系统的标定方法．这种技术以条纹变形作为物体三维信息的加载和传递工具，以CCD摄像机作为图像获取器件，通过计算机软件处理，对颜色信息进行分析、解码，通过已标定的系统计算来获取物体的三维面形数据．对该系统进行了理论分析，并以石膏像模型为对象进行了具体实验，得到了较满意的结果．     

基于机器视觉的零件自动装配系统

针对工业装配生产线的削刀架自动装配问题，基于机器视觉技术，构建了一套在线机器视觉系统．采用特征值方法识别零件，并通过质心法结合特征点及最小二阶矩进行定位．利用带有透镜径向一阶畸变的小孔摄像机模型，采用径向排列约束（RAC）2步标定法对摄像机进行了标定，并在线验证．实验结果表明，该方法可获得很好的识别效果，识别零件正确率100％，系统工作时间约300ms，满足装配作业的实时性和精度要求．     

广角镜头的摄像机非线性标定技术

在路面检测的计算机视觉系统中,采用了线结构光照明和摄像机采集外界三维信息．为了实现在大范围内的测量,摄像机采用了广角镜头摄像,同时也引入了比较大的图像畸变．为了精确标定摄像机,采用了比较接近实际情况的几何模型,并采用了非线性迭代解方程的方法对摄像机进行标定,求解摄像机的内外参数．实验精度可以达到0．1mm．该方法简洁实用,可以采用这种方法在实际当中对系统进行标定．     

摄像机与3D激光测距仪外部标定新方法

针对摄像机与3D激光测距仪外部标定问题,提出一种以镂空的棋盘格为标定模板的新方法.与传统标定方法不同,整个标定过程一次完成数据采集,根据图像和点云数据提取的角点实现外部标定,同时,仅采用同一块标定模板和一次数据采集完成整个标定过程,解决了以往因标定过程繁琐对标定精度带来影响的问题.实验结果表明,该方法简单实用,效果较好.     

月球车立体视觉系统现场标定方法

针对星球探测任务中星球漫游车自主避障和导航的要求，建立了一种基于平面模板的现场标定方法，实现月球车视觉系统的现场标定．针对月球车视觉系统的广角畸变的特点，引入径向和离心畸变模型，利用最大似然估计（MLE）对内、外参数进行非线性优化求精，并对图像进行畸变校正；计算摄像机间相对位置，实现了紧凑的双目视觉外极线校正．实验表明，该方法快速、简便，获得了较高的标定精度．