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采用多准直光束测量六自由度微位移新方法

刘力双 吕勇 孟浩 黄佳兴

刘力双, 吕勇, 孟浩, 黄佳兴. 采用多准直光束测量六自由度微位移新方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(6): 617002-0617002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0617002
引用本文: 刘力双, 吕勇, 孟浩, 黄佳兴. 采用多准直光束测量六自由度微位移新方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(6): 617002-0617002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0617002
Liu Lishuang, Lv Yong, Meng Hao, Huang Jiaxing. New method for measuring 6-DOF micro-displacement based on multi-collimated beams[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(6): 617002-0617002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0617002
Citation: Liu Lishuang, Lv Yong, Meng Hao, Huang Jiaxing. New method for measuring 6-DOF micro-displacement based on multi-collimated beams[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(6): 617002-0617002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0617002

采用多准直光束测量六自由度微位移新方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0617002
基金项目: 

北京市自然科学基金(7172035)

详细信息
    作者简介:

    刘力双(1981-),男,副教授,博士,主要从事视觉检测及精密仪器方面的研究。Email:liulishuang@bistu.edu.cn

  • 中图分类号: TH741

New method for measuring 6-DOF micro-displacement based on multi-collimated beams

  • 摘要: 为实现星载三线阵CCD相机的相机参数在轨测量,提出了一种六自由度微位移测量方法。高亮度LED输出光被准直并耦合到输入光纤。输出光纤末端固定在可移动的被测物体上。光纤输出由多个光纤准直器( 4)准直,并由系统固定部分中的多个区域阵列的CCD相机( 4)捕获。根据CCD图像中光点的位置变化来求解被测物体的六自由度位移。为了验证系统模型和六自由度位移计算程序,对该方法进行了理论分析和仿真。结果表明:当平移位移小于100 m且旋转位移小于6'时,典型的4准直测量系统求解误差小于10-5 m和10-4'。并且,当准直器的光斑位置的两个坐标方向上添加-0.5~0.5 m的随机量时,平移误差和旋转误差的3分别为0.9 m和0.012'。
  • [1] Yang Ning, Shen Jingshi, Zhang Jiande, et al. Autonomous measurement of relative attitude and position for spatial non-cooperative spacecraft based on stereo vision[J]. Optics and Precision Engineering, 2017, 25(5):1331-1339. (in Chinese)
    [2] Zhang Tieyi, Xue Jianping, Sun Chaojiao, et al. A vision-based location method for spacecraft docking[J]. Flight Dynamics, 2016, 34(1):68-71.
    [3] Zhang Xu, Wei Peng. Monocular vision calibration method of the stereo target for robot pose measurement[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(11):1117005. (in Chinese)
    [4] Du Zhengchun, Yangjianguo, Feng Qibo. Research status and trend of geometrical error measurement of CNC machine tools[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2017(6):34-44. (in Chinese)
    [5] Li Xinghua, Xing Yanlei, Fang Fengzhou, et al. Multi-parameter measurement method based on combined surface reference[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(7):0717001. (in Chinese)
    [6] Zhang Yuan, Wang Zhiqian, Qiao Yanfeng, et al. Attitude measurement method research for missile launch[J]. Chinese Optics, 2015, 8(6):997-1003. (in Chinese)
    [7] Liu Yuhang, Gu Yingying, Li Ang, et al. Pose visual measurement of the flotation experiment platform[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(10):1017005. (in Chinese)
    [8] Ma Qingkun, Qiao Yanfeng, Wang Xiaofeng, et al. Real-time measurement of dynamic horizontal attitudes of ships based on optical method[J]. Chinese Optics, 2012, 5(2):189-193. (in Chinese)
    [9] Lv Yong, Feng Qibo, Sun Shijun, et al. Feasibility analysis of on-orbit intersection angle monitoring for three-line-array mapping camera[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(12):3390-3396. (in Chinese)
    [10] Wang Renxiang, Wang Jianrong, Zhao Fei, et al. Dynamic calibrating of three-line-array CCD camera in satellite photogrammetry using ground control point[J]. Journal of Earth Sciences Environment, 2006, 28(2):1-5. (in Chinese)
    [11] Hu Xin, Cao Xibin. Analysis on precision of stereo mapping microsatellite using three-line array CCD images[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2008, 40(5):695-699. (in Chinese)
    [12] Lv Yong, Feng Qibo, Liu Lishuang, et al. Six-degree-of-freedom measurement method based on multiple collimated beams[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(11):3597-3603. (in Chinese)
    [13] Lv Yong, Sun Peng, Liu Lishuang, et al. A roll angle measurement method based on dual CCDs[J]. Optical Technique, 2013, 39(5):477-480. (in Chinese)
    [14] Lv Yong. Study on position-pose measurement method and application using multiple collimated beams[D]. Beijing:Beijing Jiaotong University, 2015. (in Chinese)
    [15] Lv Yong, Feng Qibo, Liu Lishuang, et al. Application of optical switch in precision measurement system based on multi-collimated beams[J]. Measurement, 2015, 61(61):216-220. (in Chinese)
    [16] Liu Lishuang, Lv Yong, Lang Xiaoping, et al. Research on space-borne optical collimation system[C]//Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, 2011, 8321:153.
    [17] Liu Lishuang, Lv Yong, Meng Hao, et al. Influence of CCD parameters on measurement accuracy in 6-DOF measurement method[J]. Laser Journal, 2018, 39(1):89-92. (in Chinese)
  • [1] 雷鹏, 胡金春, 朱煜, 杜胜武.  傅氏级数和多项式结合的图像灰度建模及位移测量 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210123-1-20210123-8. doi: 10.3788/IRLA20210123
    [2] 张玮钒, 颜昌翔, 高志良, 王思宇, 申箫, 袁静, 董有志.  二自由度快速控制反射镜系统固有频率优化设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20200450-1-20200450-12. doi: 10.3788/IRLA20200450
    [3] 闫浩, 隆军, 刘驰越, 潘淑媛, 左超, 蔡萍.  数字全息技术及散斑干涉技术在形变测量领域的发展及应用 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 603010-0603010(13). doi: 10.3788/IRLA201948.0603010
    [4] 杨维帆, 曹小涛, 张彬, 赵伟国, 林冠宇.  空间望远镜次镜六自由度调整机构精密控制 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 718007-0718007(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0718007
    [5] 景文博, 张汝平, 王晓曼, 赵洁, 杨世钰, 高洋洋.  CCD的非线性响应特性对光束质量测量的影响及修正 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 817004-0817004(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0817004
    [6] 邓勇, 马志强, 江奕, 张松, 蔡婷.  HeNe激光双折射外腔回馈位移测量仪研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 206007-0206007(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0206007
    [7] 王施相, 郭劲, 甘新基, 王挺峰.  次镜支撑小型三自由度机构动力学及控制策略 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 918003-0918003(9). doi: 10.3788/IRLA201645.0918003
    [8] 林存宝, 颜树华, 由福盛, 杜志广.  二维光栅制作与装配误差综合建模与实验研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1217005-1217005(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1217005
    [9] 方楚, 郭劲, 徐新行, 王挺峰.  压电陶瓷驱动FSM三自由度柔性支撑设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2987-2994.
    [10] 王施相, 郭劲, 甘新基, 王挺峰.  激光聚焦次镜支撑小型三自由度机构运动分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3627-3633.
    [11] 张宁, 沈湘衡.  采用CCD 相机测量目标靶形心位置精度的方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 279-284.
    [12] 葛明, 许永森, 沈宏海, 徐钰蕾, 刘伟毅.  航空相机大面阵CCD多自由度拼接方法研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 923-928.
    [13] 李兴东, 李满天, 郭伟, 陈超, 孙立宁.  TOF激光相机六自由度位姿变换估计 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2231-2238.
    [14] 汪宝旭, 朱明智, 陈晓娟, 王美聪, 吴文凯.  三自由度柔性镜框结构力学性能分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3998-4005.
    [15] 王红睿, 李会端, 王玉鹏, 方伟, 王凯.  单自由度动态太阳光模拟系统的设计与控制 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2582-2588.
    [16] 伍剑, 袁波, 王立强.  单光栅数字莫尔位移测量法 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3404-3409.
    [17] 沈磊, 李顶根, 褚俊, 朱鸿茂.  激光三角法位移测量中数字散斑相关法的研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 288-293.
    [18] 吕勇, 冯其波, 刘立双, 耿蕊, 吴思进.  基于多准直光的六自由度测量方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3597-3602.
    [19] 高明辉, 郑玉权, 弓成虎.  多自由度热光学真空实验台的设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2103-2107.
    [20] 褚俊, 李顶根, 罗锋, 刘明勇.  激光三角法位移测量中光强度的模糊自适应控制 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1458-1462.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-10
  • 修回日期:  2019-02-20
  • 刊出日期:  2019-06-25

采用多准直光束测量六自由度微位移新方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0617002
    作者简介:

    刘力双(1981-),男,副教授,博士,主要从事视觉检测及精密仪器方面的研究。Email:liulishuang@bistu.edu.cn

基金项目:

北京市自然科学基金(7172035)

  • 中图分类号: TH741

摘要: 为实现星载三线阵CCD相机的相机参数在轨测量,提出了一种六自由度微位移测量方法。高亮度LED输出光被准直并耦合到输入光纤。输出光纤末端固定在可移动的被测物体上。光纤输出由多个光纤准直器( 4)准直,并由系统固定部分中的多个区域阵列的CCD相机( 4)捕获。根据CCD图像中光点的位置变化来求解被测物体的六自由度位移。为了验证系统模型和六自由度位移计算程序,对该方法进行了理论分析和仿真。结果表明:当平移位移小于100 m且旋转位移小于6'时,典型的4准直测量系统求解误差小于10-5 m和10-4'。并且,当准直器的光斑位置的两个坐标方向上添加-0.5~0.5 m的随机量时,平移误差和旋转误差的3分别为0.9 m和0.012'。

English Abstract

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