学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于数模及视觉引导的经纬仪自动测量技术研究

作　者: 康杰虎
导　师: 吴斌
学　校: 天津大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 激光电子经纬仪大尺寸测量船舶分段数模及视觉引导自动测量
分类号: TH761.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 2次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

电子经纬仪交汇测量是一种传统的大尺寸坐标测量手段，在大型工件的集成制造与精密装配等基础工业与重工业领域中被广泛应用，为大尺寸坐标精确测量提供了有效支撑。但由于测量中，需要人工瞄准，操作繁琐，效率低，且测量精度易受人工瞄准等误差的影响。本文以大型舰船建造过程中，大型分段的现场、快速、自动、高精度测量需求为应用背景，在传统经纬仪测量方法的基础上，引入视觉测量原理机制，提出一种基于激光电子经纬仪实现船舶分段自动测量新方法。该方法利用与经纬仪视准轴同轴的准直激光在被测工件表面构建测量标志，无需合作靶标，同时也避免了在大尺寸工件上、大量测量标记的人工粘贴环节。另外，以工件理论设计数模文件为基础，实现对经纬仪测量系统的快速、自动的粗略引导，使之指向测量特征点理论空间位置（即实际特征附近区域）。同时，进一步结合多分辨率视觉成像跟踪装置，引导经纬仪系统的精确交会于待测特征，实现大尺寸空间大型工件的自动、快速、高精度测量。其中，多分辨率相机跟踪瞄准代替了人眼瞄准，减少了人为误差的影响；同时，以数模数据为基础实现经纬仪系统的自动、快速引导，也提高了系统的整体测量测量效率。论文主要研究内容和工作如下：1、分析了国内外船舶制造业的发展现状，现有大尺寸坐标测量系统在造船行业的应用情况，针对目前分段数字化造船的发展需求，提出了一种基于数模及视觉引导的经纬仪自动测量的新方法。2、对电子经纬仪测量系统测量原理、定向算法以及理论最佳测量点和测量区域进行了理论分析。3、基于空间坐标转换理论和摄像机标定技术，实现了双经纬仪、摄像机和二维转台的空间相对位置关系的标定。4、研究了采用数模文件和视觉跟踪的方式引导经纬仪测量系统实现自动、快速测量的方法5、设计了基于单片机C8051F310的摄像机镜头自动聚变焦控制电路。6、搭建实验装置，对本论文采用的标定方法、数模文件引导、视觉引导等算法和镜头自动聚变焦控制电路进行了实验验证。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-14
  1.1 引言  9
  1.2 大尺寸坐标测量技术在船舶制造业的应用现状  9-12
    1.2.1 国内外船舶制造业发展现状  10
    1.2.2 船舶建造中大尺寸测量技术应用现状  10-12
  1.3 课题来源及研究内容  12-14
    1.3.1 课题来源及研究意义  12
    1.3.2 课题研究内容  12-14
第二章双经纬仪测量系统的基本原理  14-19
  2.1 经纬仪系统测量原理  14-15
  2.2 双经纬仪系统的精确互瞄法定向  15-16
  2.3 双经纬仪系统理论最佳测量点和区域  16-18
  2.4 本章小结  18-19
第三章基于数模文件及视觉引导的经纬仪自动测量系统  19-37
  3.1 基于数模文件及视觉引导的经纬仪自动测量系统工作原理  19-21
  3.2 空间坐标转换方法  21-25
    3.2.1 基于三点的坐标转换技术  21-22
    3.2.2 基于多个公共点的坐标转换技术  22-23
    3.2.3 多冗余点的坐标转换技术  23-25
  3.3 摄像机标定技术  25-27
  3.4 引导经纬仪自动测量数学模型的建立及参数标定  27-31
    3.4.1 引导经纬仪自动测量系统数学模型的建立  27-28
    3.4.2 经纬仪坐标系下二维精密转台初始坐标系的建立  28-29
    3.4.3 二维精密转台水平旋转平台实时坐标系的确定  29-30
    3.4.4 末端平台实时坐标系与摄像机坐标系的关系  30-31
  3.5 待测工件的数模文件引导双经纬仪自动跟踪  31-33
    3.5.1 数模文件引导双经纬仪自动跟踪的原理  31-32
    3.5.2 数模文件引导双经纬仪的数学模型分析  32-33
  3.6 视觉引导双经纬仪自动跟踪测量研究  33-36
    3.6.1 经纬仪激光光斑的识别  34-35
    3.6.2 被测特征的识别  35-36
  3.7 本章小结  36-37
第四章摄像机镜头的自动聚变焦驱动电路设计  37-46
  4.1 系统镜头的选择  37-38
  4.2 驱动电路总体设计思想及系统芯片选型  38-39
    4.2.1 驱动电路总体设计思想  38
    4.2.2 系统核心微处理器芯片选型  38-39
  4.3 镜头自动聚变焦驱动电路硬件设计  39-43
    4.3.1 核心微处理器部分设计  39-40
    4.3.2 驱动信号处理部分设计  40-42
    4.3.3 接口部分设计  42
    4.3.4 反馈端子部分设计  42-43
    4.3.5 电源部分设计  43
  4.4 信号处理电路部分仿真  43-45
    4.4.1 仿真过程  43-44
    4.4.2 仿真结果  44-45
    4.4.3 仿真总结  45
  4.5 本章小结  45-46
第五章实验及数据分析  46-59
  5.1 测量系统构成  46-49
    5.1.1 硬件组成部分  46-48
    5.1.2 测量系统软件部分  48-49
  5.2 测量系统中各组成部分之间相对位置关系的标定实验  49-54
    5.2.1 被测目标坐标系与经纬仪测量坐标系的转换  49-50
    5.2.2 转台初始坐标系与经纬仪坐标系相对位置关系标定  50-52
    5.2.3 末端平台实时坐标系与摄像机坐标系相对位置关系标定  52-54
  5.3 数模引导和视觉引导经纬仪实验  54-56
    5.3.1 数模引导经纬仪自动跟踪实验  54-55
    5.3.2 视觉引导经纬仪自动测量实验  55-56
  5.4 镜头自动聚变焦驱动电路检测实验  56-58
    5.4.1 C8051F310 的 PWM 输出验证  57
    5.4.2 信号处理电路的输出验证  57-58
    5.4.3 实验小结  58
  5.5 基于数模文件及视觉引导的经纬仪自动测量系统测量精度影响因素  58
  5.6 本章小结  58-59
第六章总结和展望  59-61
  6.1 全文工作总结  59-60
  6.2 工作展望  60-61
参考文献  61-63
发表论文和参加科研情况说明  63-64
致谢  64

基于数模及视觉引导的经纬仪自动测量技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文