【摘 要】
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针对航空航天、船舶制造等大型装备制造过程中测量人员与测量设备交互性差,测量效率低等问题,提出了使测量人员能够快速融入测量场景的全新融入式测量方法,其中多相机视觉定
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针对航空航天、船舶制造等大型装备制造过程中测量人员与测量设备交互性差,测量效率低等问题,提出了使测量人员能够快速融入测量场景的全新融入式测量方法,其中多相机视觉定位系统在融入式测量中占据重要位置。本文针对融入式测量的多相机定位系统由于无公共视场等特点标定困难、方法繁琐、精度低等问题提出了两种多相机系统标定方法,一种是基于三维立体控制场的多相机系统标定方法,构建三维立体控制场,通过多相机系统多位置拍摄控制场图片,建立全局约束优化方程组,整体求解多相机系统内外参。另一种基于精密二维角度基准的多相机系统标定方法,引入精密二轴转台,在转台带动多相机系统转过各个相机视场时使多相机系统拍摄靶标图片多次,优化求解多相机系统内参及各相机到转台坐标系之间外参,进而求解多相机系统内外参。本文从多相机定位系统整体设计及定位原理、所提标定方法标定模型及标定原理等方面进行了分析论证,并通过实验验证了方法的可行性,标定精度较高,能够满足现有工业场合的精度要求。本文主要的研究工作安排如下:(1)针对现有大型装备装配现场测量过程中人机交互性差,测量效率低下等问题,设计了一套融入式头盔测量仪,介绍了头盔测量仪整体构成及多相机定位模块的设计思路。(2)对多相机定位模块定位原理进行分析,介绍了大视场测量相机的成像和畸变模型,在位姿解算中引入畸变因素,先进行位姿初值求解,再基于L-M算法迭代优化求解位姿。(3)分析多相机定位系统特点,提出了两种多相机定位系统标定方法,介绍了两种标定方法的标定模型,对提出的多相机系统标定原理进行了详细推导,采用L-M算法优化求解相机系统内外参,分析标定方法的误差来源并进行仿真。(4)对两种标定方法进行了实验验证,搭建软硬件实验平台,结果表明,两种方法切实可行,均能满足现有工作场合的精度要求。
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