基于天文观测的相机标定及姿态测量技术研究

为利用相机进行天文观测以实现高精度的相机姿态测量,必须先对相机参数进行精确标定。针对传统相机标定方法工作距离有限的问题,提出了以恒星为控制点的相机标定方法,根据球面天文学方法计算观测时刻控制点的世界坐标,利用摄像测量原理建立了恒星观测模型,求解相机的内外参数并分析了误差因素。实验结果表明,该标定方法在不依赖于精密、复杂的外部设备情况下可达到较高精度,并具有较强的抗噪声能力。将标定结果用于天文观测并求解相机姿态,航向角和俯仰角的解算重复性优于10″,能够满足高精度姿态测量的需求。该方法可进一步推广应用于星敏感器的标定。     

正交光楔激光远场焦斑测量方法

为验证正交光楔激光远场焦斑测量方法在提取光斑高频组分、扩展CCD测量动态范围和减小光束质量测量误差等诸方面的有效性,以常用的光束质量因子作为衡量新方法有效性的指标,建立离焦光斑强度分布理论模型并搭建相应的实验平台进行实验验证。验证结果表明:新方法与传统远场测量方案相比,使实验所用CCD的测量动态范围拓展了约9倍,实际光斑远离中心主核区域的大量高频旁瓣分布特征从CCD背景噪声起伏中凸显出来,光束质量因子的测量平均相对误差也有约16%的精度改善。     

电子白板系统中参数标定方法的研究

为了避开复杂繁琐的摄像机标定过程,提出了一种基于CCD摄像机的电子白板系统参数标定新方法,实现了开机自动标定系统参数的功能。采用Harris角点检测算法成功提取了参考点的像素坐标,并直接运用射影变换交比不变性,推导出白板边框图像像素距离与实际物理距离的映射关系式,进而获得了摄像机的光心坐标。简要分析影响系统标定精度的因素,并设计出减小标定误差的方案,最后搭建实验平台标定系统参数。实验结果表明:该标定方法实现简单,应用方便,且对于单位长度为1 cm的标定块而言,标定误差小于0.04 cm。     

电视摄象机测量误差探讨

本文简述了用电视摄象机进行工业尺寸测量的微分法与拟合法的基本原理,同时详细的讨论了各自所能达到的精度极限。本文用实验验证了理论计算的结果,最后对二维工件测量时,如何根据工件的不同形状与位置以及光学系统的特点,提出了在测量时工件的放置应该注意的问题以及对工件拐角处如何进行处理的方法。     

The beam-based calibration of an X-ray pinhole camera at SSRF

A pinhole camera for imaging X-ray synchrotron radiation from a dipole magnet is now in operation at the Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF) storage ring. The electron beam size is derived by unfolding the radiation image and the point spread function (PSF) with deconvolution techniques. The performance of the pinhole is determined by the accuracy of the PSF measurement. This article will focus on a beam-based calibration scheme to measure the PSF system by varying the beam images with different quadrupole settings and fitting them with the corresponding theoretical beam sizes. Applying this method at SSRF, the PSF value of the pinhole is revised from 37 to 44 μm. The deviation in beam size between the theoretical value and the measured value is minimized to 4% after calibration. This optimization allows us to observe the horizontal disturbance due to injection down to as small as 0.5 μm.     

基于机器视觉的移动工件抓取和装配的研究

针对工业生产线上某产品上下盖自动装配的问题,运用运动控制理论与机器视觉相结合,搭建了一套模拟工业生产线产品装配系统。首先利用工业相机对进入视场的工件进行单帧图像采集,获取图像数据;然后利用OpenCV对数字图像进行处理,包括中值滤波、阈值分割、孔洞填充、边缘提取来获取数字图像的特征;之后通过质心法结合矩形拟合计算出工件的质心坐标和偏转角度;最后引导六轴机械臂抓取产品的时候能根据图像处理结果进行纠偏和补偿。该系统采用平面棋盘格标定板对工业相机进行了标定,并且在线进行了验证,实验结果表明,工件抓取和装配成功率为100%,满足工业现场的装配精度要求。     

基于OpenCV的嵌入式自动捡乒乓球系统设计

为了解决在乒乓球比赛和训练中人工手动捡球的问题,从机器视觉的角度出发,综合嵌入式、图像处理和测量控制等技术,基于第三方库OpenCV设计了一种自动捡乒乓球系统。系统是以Contex-A8平台为控制核心,首先通过对云台和USB摄像头的控制获取视频信号;然后通过霍夫圆变换和SVM分类器算法识别出视频中的乒乓球,并根据质心计算出其与系统的相对位置;最后将视频信号中抽象出的位置信息传递给机械运动控制终端,控制小车和机械手将乒乓球捡起,并送到指定位置。实验结果表明本系统能够正确的检测和识别乒乓球,并对其进行定位捡取,效果良好,提高了拾取乒乓球的效率,减轻工作人员的负担。     

新型大面阵彩色CCD航测相机光学系统设计

介绍了一种有别于传统彩色航测相机的新型大面阵彩色CCD航测相机设计方案,该相机光学系统由Dalsa公司最新生产的6K×8K大面阵彩色CCD作为接收器.通过理论计算和ZEMAX光学设计软件的优化,给出了工作波长适应范围为0.46～0.70μm、焦距为360mm、视场角为10°、相对孔径为1∶4.3的设计实例.设计结果表明...     

空间相机调焦机构的设计与分析

设计了一种用于空间相机的调焦机构,该机构采用步进电机带动的精密步进谐波传动。波发生器由椭圆凸轮与套在其上的柔性轴承组成,输出端连接滚珠丝杠将旋转运动转化为直线运动,带动调焦镜沿直线导轨往复运动,其中输出刚轮与绝对式编码器相连,检测调焦移动位移。该机构具有传动比大、精度高、结构紧凑、效率高、运转平稳等特点。针对该机构在空间相机的实际应用,推导出了调焦机构位移与焦面移动的位置关系,并对该调焦机构进行了误差分析,用闭环控制的方式对其精度进行了检测。试验数据表明,该调焦机构传动比为1：70,重复定位精度为2μm,满足空间相机使用要求。     

用数码相机实现未琅禾费衍射测量细丝直径

介绍利用激光获得丝夫琅禾费衍射图样，并采用数码相机实现计算机辅助非接触自动测量细丝直径的方法，以及将其用于设计性实验的尝试。