一种多传感器测量系统全局标定方法

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传感器的标定与校准

传感器的标定与校准

图4-8 压力标定曲线
12.4 压力传感器的标定和校准
●杠杆式测力计标定装置,如图14-9所示,砝码重量与
压力的关系 W=pSb/a p=Wa/Sb
图14-9 杠杆式压力标定机示意图
12.4 压力传感器的标定和校准
●弹簧式测力计标定装置,如 图14-10所示, p=F/S 式中,F—测力计检定表所测得的 传感器所受的力;S—传感器的受 力面积。
12.1 测量误差基本概念
2.测量范围和量程
测量范围: 指“测量仪器的误差处在规定极限内的一组 被测量的值”。 量程: 指测量范围的上限值和下限值的代数差。 例如:测量范围为0~100℃时,量程为100℃;
测量范围为20~100℃时,量程为80℃;
测量范围为20~100℃时,量程为120℃。
12.1 测量误差基本概念
12.2 传感器的静态特性标定
例14-1 0~2MPa压力传感器的标定(输出电压1~5V;1.5 级),K=2V/MPa
输入压力(MPa) 输出电压(V) 升 输出电压(V) 降 平 均(V) 升降变差(V) 绝对误差 (V) 0.00 1.02 1.01 1.02 0.01 0.02 0.20 1.40 1.42 1.41 0.02 0.01 标定数据表 0.40 0.60 0.80 1.00 1.79 2.19 2.56 2.98 1.81 2.23 2.58 3.05 1.80 2.21 2.57 3.02 0.02 0.04 0.02 0.07 0.00 0.01 -0.03 0.02 1.20 3.41 3.43 3.42 0.02 0.02 1.40 3.78 3.82 3.80 0.04 0.00 1.60 1.80 2.00 4.17 4.57 4.98 4.20 4.59 5.01 4.19 4.58 4.99 0.03 0.02 0.03 -0.01 -0.02 -0.01

机器人服务行业智能导航与定位技术考核试卷

机器人服务行业智能导航与定位技术考核试卷
1.在机器人导航中,______是指机器人根据环境信息规划出一条从起点到目标点的路径。
()
2. SLAM的全称是______,它是机器人同步定位与地图构建的技术。
()
3.在机器人避障中,______是一种常用的算法,它通过模拟昆虫的避障行为来实现机器人的避障。
()
4.机器人定位技术中,______定位主要依赖于地球的磁场。
D.滤波
10.以下哪种情况最适合使用UWB(超宽带)定位技术?()
A.室内定位
B.室外定位
C.水下定位
D.地下定位
11.下列哪种定位技术对环境变化最为敏感?()
A.超声波定位
B.激光定位
C.视觉定位
D.磁场定位
12.在机器人路径规划中,以下哪个概念与“全局规划”相对应?()
A.局部规划
B.动态规划
C.随机规划
A.墙壁跟随算法
B.潜在场算法
C. Bug算法
D. A*算法
19.在多机器人协同作业中,以下哪些技术是重要的?()
A.通信协议
B.协同定位
C.路径规划
D.冲突避免
20.以下哪些技术属于人工智能在机器人导航中的应用?()
A.深度学习
B.机器视觉
C.自然语言处理
D.强化学习
三、填空题(本题共10小题,每小题2分,共20分,请将正确答案填到题目空白处)
D.智能规划
13.以下哪种算法不常用于机器人导航中的避障?()
A.墙壁跟随算法
B.潜在场算法
C.Bug算法
D.傅里叶变换
14.在智能导航系统中,以下哪个组件通常不用于地图构建?()
A.激光雷达
B.摄像头
C.超声波传感器

多探头球面近场的校准

多探头球面近场的校准

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各类传感器标校方法

各类传感器标校方法

各类传感器标校方法一、一氧化碳传感器标校方法1零点调校按要求正确连接好传感器,接通电源,本安传感器即进入工作状态。

在新鲜空气中预热20分钟后,观察传感器的显示值是否为零,若有偏差,则请遥控器对准传感器显示窗,按动遥控器上的选择键,使显示窗内的小数码管显示“1”松开选择键,然后同时按住遥控器的上升键和下降键,此时传感器显示值应归零。

按遥控器状态键可继续进行传感器其它功能调校。

2精度调校在完成传感器的零点标校后,第二步是传感器的精度调校。

具体方法是:将通气罩旋在传感头气室的上面,不能太松动保证通气效果。

然后通入浓度约200ppm左右的一氧化碳标准气样,通气流量控制在200ml/min。

此时传感器显示窗内的数字显示应与通入的一氧化碳浓度值相同,持续时间大于180s。

若有偏差,则请将遥控器对准传感器显示窗,轻轻按动遥控器上的选择键,使显示窗内的小数码管显示“2”,然后再根据需要分别按动遥控器的上升键和下降键,直至显示窗内的显示值与实际通入的一氧化碳气体浓度值相同为止。

3报警点调校首先使传感器进入正常工作状态,然后将遥控器对准传感器显示窗,按动遥控器的选择键,使显示窗内的小数码管显示“3”,然后再根据需要分别按动传感器的上升键和下降键,将此时传感器的显示值(即报警点)调节为所需要的数值即可完成本传感器报警点的设置。

4自检传感器的此项功能主要用来检查传感器自身的工作是否正常。

具体方法是:按动遥控器上的选择键,使传感器显示窗内的小数码管显示“4”,此时传感器应显示:200并同时报警,信号输出口应同时输出对应的520HZ频率信号。

5显示左起第一位功能显示:“1”—调零“2”—调精度“3”—调报警点“4”—自检后三位:测量值显示(单位:1×10-6CO)特别提醒:每次对传感器部分参数进行调校后。

断电之前,都必须先再次按动遥控器上的选择键,使显示窗内的小数码管显示的数字循环至消隐,此时传感器即将重新调校后的参数存入单片机。

传感器的标定与校准

传感器的标定与校准

标定与校准的概念新研制或生产的传感器需要对其技术性能进行全面的检定,以确定其基本的静、动态特性,包括灵敏度、重复性、非线性、迟滞、精度及固有频率等。

例如,对于一个压电式压力传感器,在受力后将输出电荷信号,即压力信号经传感器转换为电荷信号。

但是,究竟多大压力能使传感器产生多少电荷呢?换句话说,我们测出了一定大小的电荷信号,但它所表示的加在传感器上的压力是多大呢?这个问题只靠传感器本身是无法确定的,必须依靠专用的标准设备来确定传感器的输入――输出转换关系,这个过程就称为标定。

简单地说,利用标准器具对传感器进行标度的过程称为标定。

具体到压电式压力传感器来说,我们用专用的标定设备,如活塞式压力计,产生一个大小已知的标准力,作用在传感器上,传感器将输出一个相应的电荷信号,这时,再用精度已知的标准检测设备测量这个电荷信号,得到电荷信号的大小,由此得到一组输入――输出关系,这样的一系列过程就是对压电式压力传感器的标定过程,如图1-19所示。

图1-19 压电式压力传感器输入――输出关系校准在某种程度上说也是一种标定,它是指传感器在经过一段时间储存或使用后,需要对其进行复测,以检测传感器的基本性能是否发生变化,判断它是否可以继续使用。

因此,校准是指传感器在使用中或存储后进行的性能复测。

在校准过程中,传感器的某些指标发生了变化,应对其进行修正。

标定与校准在本质上是相同的,校准实际上就是再次的标定,因此,下面都以标定为例作介绍。

1.7.2 标定的基本方法标定的基本方法是,利用标准设备产生已知的非电量(如标准力、位移、压力等),作为输入量输入到待标定的传感器,然后将得到的传感器的输出量与输入的标准量作比较,从而得到一系列的标定数据或曲线。

例如,上述的压电式压力传感器,利用标准设备产生已知大小的标准压力,输入传感器后,得到相应的输出信号,这样就可以得到其标定曲线,根据标定曲线确定拟合直线,可作为测量的依据,如图1-20所示。

多传感器测量数据的融合处理

多传感器测量数据的融合处理

多传感器测量数据的融合处理摘要:传统的传感器测量数据一般的处理方法只是采用算术平均值的数字滤波法,虽然这种方法具有一定的抗干扰性,但从统计理论和实际应用情况分析来看,这种方法处理的数据不甚理想,尤其对于多传感器测量的情况时更糟糕。

针对这种情况本文提出了采用全局分组方式对多传感器数据进行融合,利用拉依达判别法剔除粗差,能够实现有效、快速地处理数据,处理后的数据表明结果更接近真实值。

关键字:传感器;数据融合;拉依达准则;全局融合0 引言近年来,随着科技的发展,无论在军事领域还是在非军事领域当中,多传感器数据融合技术都受到了广泛关注。

当用多个传感器(同类或异类)同时测量某环境变量,或者如果检测系统对环境变量的测量次数有限时,为了提高测量精度就需要对传感器获取的数据进行预处理,传统的方法是采用多个传感器的算术平均,虽然具有一定的抗干扰能力,但在实际应用中表明这不是有效处理数据的最好方法。

为了更好的处理数据,我们从数据误差来源上进行相应处理[1][2]。

这种方法就是采用拉依达偏差剔除的方法剔除误差比较大的传感器数据组。

然后相邻传感器测量数据不在同一组的分批估计原则对所测量的传感器数据分批估计。

这样做不仅能削除测量中的不确定性,在很大程度上提高测量结果的重复性和准确性,获得更可靠的实时测量结果,还能够充分利用传感器测量数据在空间上的优势。

利用本文提出的数据融合处理方法,处理后的数据表明更加接近真实值。

1.信息融合的信息处理过程传感器信息融合系统中的数据融合处理过程主要包括[3][4]: 多传感器、数据预处理、数据融合中心和结果输出等环节。

其过程如图1所示。

由于被测对象多为具有不同特征的非电量, 如压力、温度、位移等, 首先需要经过多传感器将这些非电量转化为电量, 然后经过A/D转换器将这些模拟信号转化为能有计算机处理的数字量, 数字化后的电信号通过预处理, 采用滤波等方法除掉数据采集过程中的干扰和噪声, 提取出有用信号, 预处理后的有用信号送入融合中心进行信息融合, 经过特征存取, 并对特征量进行信息融合计算, 最后输出融合结果。

多传感器联合标定及其应用

多传感器联合标定及其应用摘要:多传感器联合标定是指利用多个传感器协同工作,通过标定过程对各个传感器的参数和位置关系进行确定,从而提高系统的感知和测量准确性。

本文综述了多传感器联合标定的原理、方法以及在不同应用领域的研究进展。

在传感器标定方面,介绍了参数标定和外部标定两种常用的方法,并详细探讨了基于滤波器和优化算法的多传感器联合标定研究。

此外,还阐述了多传感器联合标定在自动驾驶和智能交通系统、机器人技术等领域的应用。

通过深入了解多传感器联合标定的原理和应用,可以为实现精准感知和准确测量提供重要的理论指导和实际应用参考。

关键词:多传感器;联合标定;参数标定;外部标定;滤波器;优化算法1.多传感器联合标定的原理和方法1.1传感器标定的基本概念和目的在多传感器系统中,每个传感器都具有其特定的参数和位置关系。

传感器标定是通过测量和分析传感器的内部参数(如增益、偏置、非线性特性等)以及外部位置(如位置、方向、姿态等)来确定这些参数和位置关系的过程。

传感器标定的目的是消除不同传感器之间的误差,使它们能够准确地感知和测量目标或环境的特征。

1.2传感器标定的常用方法和技术传感器标定涉及到参数标定和外部标定两种常用的方法和技术。

1.2.1参数标定方法参数标定是通过收集传感器的内部数据来确定其内部参数。

常见的参数标定方法包括:静态标定:将传感器暴露在已知条件下,通过收集数据并进行分析,确定传感器的内部参数。

动态标定:在传感器进行实际工作时,通过与已知参考物体或环境进行交互,收集数据并进行分析,确定传感器的内部参数[1]。

1.2.2外部标定方法外部标定是通过测量传感器与其他已知参考物体或传感器之间的关系,确定传感器的外部位置。

常见的外部标定方法包括:手眼标定:通过测量机械臂末端执行器相对于相机的位置和姿态,确定相机的外部位置。

相机-相机标定:通过测量多个相机之间的位置和姿态关系,确定相机的外部位置。

传感器网络标定:通过多个传感器之间的相互测量和协同,确定传感器的外部位置。

多声测传感器阵列高维角度坐标自适应标定方法

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三维测量技术在输电线路测量工作中的应用

三维测量技术在输电线路测量工作中的应用摘要:倾斜摄影测量和激光雷达技术在输电线路设计与定位中的应用方法、优势,结合现行规范给出来通用技术设计及作业流程。

关键词:无人机;倾斜摄影;激光雷达;电力线路设计采用二维平面图进行电力线路设计需进行现场线路的踏勘工作,工作量大,而二维图面反应的信息量少,不够精确。

随着近年三维实景测量技术的大力发展,此技术不断的应用到各行各业中,社会效益显著。

采用实景三维技术为电力线路设计工作者提供逼真三维实景模型,犹如身临其境,使设计人员能够更直观、全面的对整条线路进行更加准确的设计。

倾斜摄影和激光雷达作为两种最新的三维测量技术越来越受到电力行业的关注。

简述介绍两种技术在电力线路测量中的应用并进行分析比较,以为电力线路设计提供最优测量方案。

1三维测量技术概述三维测量技术是一种关键的机器视觉技术,它在逆向工程、图像识别、人工智能、虚拟现实以及生物医学等方面都有着重要的应用。

其中传统的接触式三维测量存在测量耗时长、弹性材料测量受限等缺点,因此无法满足工业生产的需要。

条纹投影的三维测量技术是一种非接触式的方法,这种测量技术具有效率高、测量准确的优点,因此成为了三维测量领域研究的热点。

本文针对条纹投影中的一些关键技术展开研究,比如基于相位匹配的多传感器三维测量系统、大视场的三维测量系统以及3D点云配准等若干关键技术,并对这些技术进行了分析和总结,本文的主要内容如下:1.介绍了条纹投影三维测量技术的基本原理以及国内外研究现状,阐述了PMP(相位测量轮廓术)、格雷编码、摄像机成像模型,以及对获取到的3D点云数据处理的基本方法。

2.由于单传感器测量范围的限制,多传感器测量系统逐渐成为获取物体完整3D面型的重要的方法。

然而,传统的多传感器测量系统,它们相互之间的系统标定是分开的,整个测量系统的标定耗时长、操作复杂,不能满足现场标定的需求。

针对传统方法的不足,本文提出了一种基于相位传递的多传感器测量系统,每套测量系统的标定相互关联,并且在完成整个系统标定后,每套测量系统获得的 3D点云数据无需再次配准,自动转化到统一的坐标系下,实现3D点云的全局配准。

隧道净空全断面测量中多视觉传感器全局标定方法


Abs t r a c t :Th e t unn e l c l e a r a nc e f ul l c r o s s — s e c t i o n vi s u a l me a s u r e me n t s ys t e m f e a t u r e s wi de s pa c e me a s ur e me nt r a ng e a nd wi d e di s t r i bu t i o n o f v i s i o n s e ns or s whi c h p r ov i d e n o s ha r e d a n gl e o f v i e w. . The us e o f a ppr o p r i a t e me t h od t o a c h i e v e t he hi gh pr e c i s i o n gl ob a l c a l i br a t i on o f t he s y s t e m i s c r uc i a l t o r e a l i z e hi g h p r e c i s i o n me a s ur e — me nt o f f ul l c r o s s — s e c t i o n of t u nn e l c l e a r a nc e . Thi s pa pe r i nt e g r a t e d t he 2 D p l a na r t a r g e t wi t h 1 D t a r g e t t o pe r — f or m gl o ba l c a l i br a t i on f or t he v i s ua 1 me a s u r e me n t s ys t e m :Th e i nt r i n s i c p a r a me t e r s o f e a c h c a me r a we r e c a l i —
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头同时安装 在 三 坐 标 测 量 机 的 Z 轴 上 实 现 组 合
收稿日期 : 2 0 1 2—0 2—1 4
— — 牟鲁西 尹周平 熊有伦 一种多传感器测量系统全局标定方法 —
·1 4 2 9·
非奇异性的先天 优 势 , 其代数运算能简单有效地 处理刚体旋转问题
[ 1 0]
后的坐标为
·1 4 2 8·
中国机械工程第 2 3 卷第 1 2期2 0 1 2 年 6 月下半月
一种多传感器测量系统全局标定方法
牟鲁西 尹周平 熊有伦
华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室 , 武汉 , 4 3 0 0 7 4
摘要 : 针对复杂曲面零件加工中由触发式测头 - 关节臂激光扫描仪组成的多传感器测量系统 , 提出 建立了基于单位四元数的全局标定数学模型 , 并用数学形态学 了六面体零件作为模板的全局标定方法 , 方法在单位四元数球上进行聚类分析以确定最优的刚体变换矩阵 。 仿 真 和 试 验 结 果 表 明 , 该方法应用 鲁棒性好 、 精度高 , 适用于加工现场的在机测量系统标定 。 简单 、 关键词 : 多传感器测量 ; 全局标定 ; 单位四元数 ; 点云数据 ; 数学形态学 : / 中图分类号 : TH 7 0 6 DO I 1 0. 3 9 6 9 . i s s n. 1 0 0 4-1 3 2 X. 2 0 1 2. 1 2. 0 0 9 j A G l o b a l C a l i b r a t i o n M e t h o d f o r M u l t i s e n s o r M e t r o l o S s t e m g y y M u L u x i i n Z h o u i n i o n Y o u l u n Y X p g g , S t a t e K e L a b o r a t o r o f D i i t a l M a n u f a c t u r i n E u i m e n t a n d T e c h n o l o y y g g q p g y , , H u a z h o n U n i v e r s i t o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o Wu h a n 4 3 0 0 7 4 g y g y : A b s t r a c t F o c u s i n o n m u l t i s e n s o r m e t r o l o s s t e m c o n s i s t i n o f t r i e r a n d a r m l a s e r s c a n n e r i n g g y y g g g , a c o m l e x s u r f a c e a r t m a n u f a c t u r i n r o c e s s ag l o b a l c a l i b r a t i o n m e t h o d w a s r o o s e d b a s e d o n h e x - p p g p p p l o b a l u a t e r n i o n a h e d r o n. T h e c a l i b r a t i o n m a t h e m a t i c a l m o d e l b a s e d o n u n i t m e t h o d w a s c o n s t r u c - g q , t e d . A i m i n t o d e t e r m i n e t h e o t i m a l r i i d t r a n s f o r m a t i o n m a t r i x m a t h e m a t i c a l m o r h o l o w a s a p g p - g g y p l i e d t o c l u s t e r a n a l s i s o n u n i t u a t e r n i o n s h e r e . T h e s i m u l a t i o n a n d i n d u s t r i a l e x a m l e s d e m o n - p y q p p , s t r a t e t h i s m e t h o d i s c o n v e n i e n t a c c u r a t e a n d b e f i t f o r o n m a c h i n e m e t r o l o s s t e m c a l i b r a t i o n. g y y : ; ; ; ; K e w o r d s m u l t i s e n s o r m e t r o l o c a l i b r a t i o n u n i t c l o u d m a t h e m a t i c a l l o b a l u a t e r n i o n o i n t g y g q p y m o r h o l o p g y
( ′ x, z)= Q P Q* = ( a0 +a1 i+a2 k) x i+y 1( p y, j +a3 j+ 2 2 2 2 ) ( ) [ ( ) z k a0 -a1 i-a2 k = a0 +a1 -a2 -a3 x + j -a3 ( ( 2 a1 a2 -a0 a3 ) a0 a2 +a1 a3 ) z] i+ y +2 2 2 2 2 [ ( ) ( a0 -a1 +a2 -a3 y +2 a1 a2 +a0 a3 ) x+ 2 2 2 ( ( 2 a2 a3 -a0 a1 ) z] a0 -a1 -a2 +a2 z+ 3) j+ [ ( ( 2 a1 a3 -a0 a2 ) x +2 a0 a1 +a2 a3 ) k =k i+k k i k y] j +k j ( ) 3
, 在机器人 和 多 轴 数 控 加 工
1 1 - 1 2] , 领域 取 得 了 不 错 的 效 果 [ 对于解决多传感器
测量系统全局标定具有一定的启发意义 。 针对接触式测头 - 关节臂激光扫描仪集成的 多传感器测量系 统 的 特 点 , 本文提出了以简单六 采用单位四元数和数学形 面体零件为标定 靶 标 , 态学方法进行标定的新方法 。
9] 。 然 而, 且对于大旋 角 情 况 会 产 生 较 大 的 误 差 [
对于由接触式测头和激光扫描仪组成的在机测量 系统来说 , 以上方法存在以下不足 : 标定模板上需 要含有高精度的几何特征 , 制作成本高 , 测量数据 需要进行去噪 、 特征抽取 、 特征重构和特征匹配等 处理工作 , 计算量大且需要过多的人工操作 , 难以 满足在机测量系 统 的 时 间 要 求 ; 自标定借助接触 式测头作为标定 靶 标 , 测头的几何尺寸较小会造 成激光扫描测量 信 息 不 足 且 噪 声 较 多 , 大大降低 标定 精 度 ; 此 外, 齐 次 坐 标 法、 欧拉角法表达旋转 存在奇异性 , 有些情况无法求解 。 值得注意的是 , 四元数在描述旋转方面具有
[] 1 - 4] 。B 矩阵 [ r a d l e y 等 5 将激光传感器和接触式测
测量 , 传感器的全 局 标 定 依靠 放 置 在 三 坐 标 测 量
6] 机台面上的标准球来实现 。 魏振忠等 [ 在激光跟
踪仪视觉导引的 测 量 系 统 中 , 利用靶标平面在激 光跟踪仪和视觉系统坐标系中的数学表达来求解 ] 坐标转换矩阵 , 实现系统标定 。 文献 [ 分别搭 7 - 8 建了视觉传感器和三坐标测量机集成的多传感器 测量系统 , 通过 视 觉 传 感 器 测 量 CMM 测 头 的 球 心位置来求解坐标变换矩阵 , 实现系统的自标定 。 在G 也会涉及全局标定即测量数据坐 P S 应用中 , 比较常用的方法是七参数转换方 标系转换问题 , 法, 但是该方法需要给定合适初值进行迭代计算 ,
0 引言
单一传感器 很 难 完 成 复 杂 零 件 的 快 速 测 量 , 需要多个传感器组合在一起共同工作 。 多传感器 组合测量融合来 自 于 不 同 传 感 器 的 信 息 , 可以获 取比单一传感器更为全面和准确的测量结果 。 多 传感器测 量 系 统 全 局 标 定 是 测 量 数 据 融 合 的 基 础, 它将每个传感 器 的 数 据 转 换 到 相 同 的 全 局 坐 标系下 , 全局坐标系可以是虚拟的 , 也可以是固定 在某个物体上的 。 这种转换关系和传感器内部参 数无关 , 不影响单个传感器的测量数据 , 与传感器 的空间布局紧密 相 关 , 显著影响整个系统的测量 精度 。 因此 , 全局 标 定 是 保 证 多 传 感 器 测 量 系 统 测量精度的关键因素之一 。 多传感器测量系统全局标定一直是研究的热 点, 国内外众多学者对此进行了深入的研究 , 并提 主要分为固定模板 出了一系列的全 局 标 定 方 法 , 标定和自标定两大类 。 前者主要利用非共面的一 这些点往往是模板上的特征 组已知点进行配 准 , 点, 然后利用齐次 坐 标 构 造 方 程 组 求 解 坐 标 变 换
( ) 4
然后把点云 中 分 别 对 应 于 3 个 平 面 的 点 提 取 出 来, 形成 3 个 点 云 子 集 。 每 个 点 云 子 集 应 该 和 平 面一一对应 。 ”法 则 , 根据六点定位原理中的 “ 分 3-2-1 别 从3个点云子集中选取3点 、 将其进 2点和1点 , 行刚体坐标变换后 应 该 满 足 平 面 方 程 , 因此可建 立方程组求解四元 数 ( a0 , a1 , a2 , a3)和 平 移 向 量 ( , 即 p pj , pk ) i,
、 则( k k k k 系 数, k k k j、 i、 k 分 别 为i i, k) j、 j, 是旋转变换后 点 的 坐 标 。 经 过 ( p pj , pk )的 平 i, 移后 , 点坐标变为
x, z)= ( k i+ ( k k k ″ 1( i +p i) k +p k) p y, j+ ( j +p j)
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