Experimental platform for moving double-camera system based on binocular vergence eye movements

A control model of binocular vergence eye movements is presented. The control model can reduce blind areas caused by the double cameras in motion platform. In order to validate the model performance, an experimental platform and its control system based on TMS320LF2407 are designed. The control system has its compacted configuration and high reliability. The simulation and experimental results show that the control system can realize binocular vergence movements. Compared with the conventional moving double cameras system, this new system can considerably reduce blind areas.

用于航空相机像移补偿的三轴稳定平台设计与研究

航空相机在工作过程中,由于载机的抖动干扰,拍摄过程中会产生像移,而像移是影响图像质量的主要原因。为航空相机配备一套稳定平台系统是解决像移问题有效的解决办法,稳定平台系统的原理是通过将航空相机成像传感器与干扰隔离来稳定视轴。为了稳定视轴,实现推扫拍摄,这里设计了一种三轴稳定平台,对三轴稳定平台的姿态补偿方式和结构设计进行了研究。通过分析像移对像质的影响,确定了轴系的旋转精度,推导了基于角速度的横滚轴、俯仰轴与航向轴框架交叉耦合的平台补偿方程。然后,根据轴系精度和运动补偿方程,设计并分析了三轴稳定平台结构,通过实验来验证视轴稳定的性能。实验结果表明,平台在载波干扰下具有良好的稳定性能。

基于金属丝电爆炸的岩石爆破教学实验平台设计及应用

由于化学炸药使用受限,高校缺少岩石爆破实验平台,无法开展相关教学实验。该文设计了基于金属丝脉冲电爆炸的岩石爆破教学实验平台,并使用超高速摄像和数字散斑技术精细化监测岩石爆破超动态过程。平台由高压脉冲发生系统、触发控制系统、安全接地系统与超动态应变场非接触监测系统组成。平台使用负载金属丝相变产生千兆帕量级的冲击波破碎岩石,通过改变负载端金属丝的几何形态可模拟球状药包和柱状药包爆破破岩试验;超高速摄像与数字散斑技术将岩石爆破超动态破坏过程可视化。与传统化学爆破试验相比,该实验平台操作简单、安全可靠且精准可控,有助于提升岩石爆破教学效果与学生科研创新能力。

基于单片机的智能垃圾箱设计

针对当前垃圾分类效率低、回收利用率低、污染严重的问题,为了加强垃圾管理,创造优美、舒适的环境,采用STM32单片机作为核心控制器,结合K20图像识别系统、光敏电阻、太阳能发电板、蓄电池和OV5642摄像头等组件,利用MX-YOLOv3平台,设计了一款具有投放、垃圾分类、储电照明功能且可以移动的智慧垃圾箱,可广泛使用于学校、小区、城市街道、景区等多种场所,旨在提高垃圾分类效率,促进资源回收,减少环境污染。

无人机遥感设备的自动化控制系统

UAVRS-Ⅱ型无人机低空遥感监测系统以面阵CCD数码相机和稳定平台作为主要机载遥感设备。遥感设备和稳定平台的自动化控制系统重点解决利用单轴稳定平台修正偏流角和根据无人机飞行时的导航参数实时解算曝光间隔来确保航向重叠度的问题。地面和实际飞行试验表明,这套自行开发的无人机遥感设备的自动化控制系统达到了预期的目的、取得了良好的效果。

C8051F020的微型旋翼飞行器实验平台的控制系统

提出了一种与传统桨距角递推算法不同的基于高速摄影和图像处理的桨距角测定方法。根据实验要求,开发了一个以微型旋翼飞行器的非对称变距装置为测试主体的实验平台,并设计了一套基于C8051F020的微型旋翼飞行器实验平台的控制系统。该控制系统以C8051F020单片机为微控制器,用微型位置传感器来检测螺旋桨主轴的相位信息,并利用C8051F020单片机内部的PCA捕捉功能采集位置传感器的输出信号,得到螺旋桨主轴的四个相位;利用单片机输出的PWM方波信号控制电机的转速,以达到对螺旋桨电机进行加速的目的;利用单片机内部产生的PCA捕捉中断来触发高速摄像机的拍摄,以实现飞机加速与拍摄的同步。该控制系统结构紧凑,系统可靠性高。最后通过该控制系统来控制微型飞行器仿真飞机前飞的状态,得到该状态下桨叶的变距曲线,证明所提出的桨距角测定方法和由此开发的实验平台在测量桨距角中是有效的,达到了预期目标。

TDI CCD相机的卫星姿态稳定度确定

为解决卫星平台振动造成的图像质量下降问题，提高TDI CCD相机成像质量，分析了卫星姿态稳定度的范围及影响。讨论了卫星平台振动与TDI CCD成像质量的相关性，推导了卫星平台姿态稳定度和像移的关系公式，得出TDI CCD相机对卫星姿态稳定度的要求与轨道高度以及积分级数有关。实验验证了公式推导，结果显示：轨道高度越高，积分级数越大，对卫星姿态稳定度的要求就越严格。数据表明：轨道高度在200～1000 km变化时，对卫星姿态稳定度的要求从0.0377 rad/s提升至0.00635 rad/s；TDI CCD 相机的积分级数在1～100间变化时，对卫星姿态稳定度的要求从0.014 rad/s提升到0.00014 rad/s。本文工作确定了卫星姿态稳定度和轨道高度以及积分级数的关系，有助于TDI CCD成像质量的提升。

月基极紫外相机跟踪转台设计与刚度分析

为了满足登月的任务要求,需要对极紫外相机的刚度进行优化设计与深入分析。二维跟踪转台是影响整机力学特性的关键部件,对影响其刚度特性的U形支架、轴系、蜗轮蜗杆传动机构进行了优化设计。为了准确评估二维转台的力学特性,考虑轴系与蜗轮副的间隙,采用间隙元理论代替耦合点约束建模分析,其基频为31.1 Hz。对力学模拟样机的力学特征扫描试验表明EUVC的特征频率为28.8 Hz,二者非常接近,因此采用间隙接触单元建模更能真实的模拟二维转台。通过整机正弦和随机力学振动试验表明,在保证跟踪转台机构正常运转和尺寸、重量约束的前提下,各环节的刚度设计合理,极紫外相机及二维跟踪转台基频特性及抗力学特性满足嫦娥探月工程的任务要求。

基于AVR单片机的机载惯性稳定云台设计

针对多旋翼无人机在航拍时,画面会随着巡航时俯仰、横滚等飞行动作而变得不稳定的问题,设计了一种基于AVR单片机和MEMS陀螺仪的机载惯性稳定云台。该云台利用经卡尔曼滤波(Kalman Filtering)的陀螺仪输出数据对飞机在三个轴向上的角速度变化进行监测和判断,驱动步进电机对云台姿态进行实时反向补偿,实现这一系统使摄影机拍摄的画面能够时刻保持稳定。实验结果表明,系统稳定、可靠、性能良好。

面向机器人抓取的双目视觉系统标定与目标位姿估计算法

在双目视觉抓取系统中,首要任务是解决相机标定以及目标位姿估计问题。针对工业应用场景,文中提出了一种基于灭点一致性约束的相机标定算法,并利用目标的双目图像立体匹配结果,通过改进迭代最近点算法实现目标位姿估计。实验结果表明:该系统能够有效地估计目标位姿,目标位姿估计的平移与角度误差均能满足抓取需求。

航空稳像光电平台设计

分析了随机振动对调制传递函数的影响,指出角位移是影响航空成像质量的主要因素.研究了特定条件下可容许的MTF下降,并转变为稳定系统的设计参量,用来指导稳像系统的设计.利用空间机构学及平行四边形平动原理,研制了一种新的无角位移减振稳像平台,满足既无角位移又达到减振要求.根据设计理论给出了设计实例,对频率高于100HZ的振动,衰减达34dB,并利用动力学软件进行测试仿真,仿真曲线验证无角位移减振的正确性,同时对无角位移机构进行光学测试,结果耦合角度小于8″,可以满足航空成像要求.

标枪运动员最后用力阶段的运动学、动力学及遥测肌电特征的同步研究

采用高速摄像机、遥测肌电仪和三维测力台三机同步测试法,对2名相同级别男子标枪运动员从交叉步结束到最后出手时刻运用专门分析软件,并结合人体解剖学、运动训练学、运动生物力学等学科知识分别对其数据进行了运动学、表面肌电及动力学的解析处理。对比发现他们在最后用力技术中存在的问题,从而对其进行技术诊断,为以后训练成绩的提高做理论上的支撑,同时对部分教学理论加以完善。

六自由度机构位姿的单相机照相测量研究

用单相机对新型的六自由度机构样机的六个自由度位移进行了非接触式照相测量。简要回顾了照相法的研究概况及该测量研究的工作背景;介绍了相机标定原理及具体标定方法。建立了被测样机的CAD模型,进行了自由度位移仿真,将仿真结果作为理想数据与实测数据进行比较,从而获得测量误差,并对测量误差进行了初步分析。探讨了单相机照相测量法的应用前景。

国外高分辨率相机与卫星平台连接方式综述

文章通过对比分析高分辨率相机与卫星平台之间的结构一体化程度,总结出三种不同类型的连接方式,并对它们的受力形式以及传力特点进行了详细的列表对比和分析总结,给出了中国敏捷成像相机与卫星平台一体化设计的建议。

基于视觉的SCARA机器人抓取平台与实验研究

为了提高自动化装配任务中高节拍机器人抓取工件的位置精度与效率要求,提高工作节拍时间,搭建了基于视觉的SCARA机器人抓取平台,同时开展了抓取工件的实验研究。使用Open CV完成摄像机标定,运用改进的霍夫变换算法进行工件轮廓检测,根据抓取平台的机械结构和运动特点,完成抓取作业;最后,对多次抓取实验结果进行研究分析。结果表明,该抓取平台具有较高的工业生产应用价值,其定位误差在0.5mm范围内。

航天光学相机模拟在轨飞行测试平台设计

对相机综合管理单元进行大量的测试是航天光学相机研制过程中的重要环节,传统的测试系统功能单一且无法模拟航天相机在轨飞行整个工作流程。本文以实际型号测试角度出发,提出了以DSP硬件和遥测遥控VC软件为基础构建新型航天光学相机模拟在轨飞行测试平台的设计方法,说明了该平台硬件组成和工作原理的同时,给出了关键软件参考代码。结合某型号航天相机的具体测试,表明该平台可模拟相机综合管理单元在轨飞行任意时刻的数据流并记录测试过程遥测参数,能够验证相机综合管理单元的功能和性能,达到了航天相机地面测试的目的,具有广泛实际工程应用价值。

辅助自动着陆技术

对提出的基于机器视觉辅助的无人驾驶飞机自动着陆的导航方法进行了误差分析。系统传感器是安装在光电跟踪平台上的双目摄像机,用以得到无人驾驶飞机的位置信息。图像处理部分主要使用了图像的模版匹配、轮廓提取、角点检测等处理方法,从图像中获得特征区域的中心,利用解析几何的知识求解出无人机进场着陆段的位置参数。通过仿真试验,对文中所提出的图像处理方法的引导精度进行了误差分析,证明了算法的可行性。

Windows环境下的立体视频测试平台技术

介绍了在Windows环境下利用双USB摄像头捕获立体图像和立体视频,自定义立体视频文件,并基于OpenGL进行立体视频显示,从而快速构造起一个立体视频的集成测试平台。它简单易行,且成本低,可很容易地集成到立体视频的应用系统中。

钢丝绳传动航空光电稳定平台设计

针对某高光谱相机选择系留气球作为飞行平台的使用要求,设计了一台钢丝绳传动两轴稳定平台,对系留气球在方位和俯仰方向的姿态变化进行角度补偿。稳定平台的方位和俯仰传动机构均采用钢丝绳传动,方位轴和俯仰轴的连续驱动力矩分别为93.6 N·m和117 N·m,两轴的最高转速分别为25(°)/s和20(°)/s。对稳定平台进行了实验室测试,测试结果表明:稳定平台的传动精度为5μrad,传动误差不大于0.7%,方位轴和俯仰轴的开环控制伺服带宽分别为15 Hz和35 Hz,正弦跟踪精度均方根误差值分别为0.0045和0.0043。然后进行了外场飞行试验,稳定平台安装在系留气球底部,俯仰框架上安装35 kg的高光谱相机进行空中对地观测,飞行试验中获取稳定平台陀螺稳定数据,得到方位轴和俯仰轴的稳定精度分别为38.83μrad(RMS)和37.26μrad,满足高光谱相机稳定成像的指标要求。

平台姿态误差对TDICCD相机成像几何质量的影响

研究卫星平台姿态误差对TDICCD相机成像几何质量的影响有助于提出姿态指标设计要求以提高相机几何成像质量,以像点位移为中间参量,研究平台姿态误差和成像几何质量指标之间的定量关系。基于平台姿态误差引起的像移速度、偏流角和积分时间等成像参数误差分析,结合严密几何成像模型推导像点位移的误差模型,建立从像点位移量到相邻像元间角度畸变、长度畸变、像元分辨率和定位误差等几何质量指标的定量模型,构建从平台姿态误差到相机成像几何质量指标的完整定量分析链路。仿真实验结果表明,偏航角姿态误差是影响成像几何质量的主要因素。