基于圖像的空間柔性機構(gòu)位置及振動測量算法研究與實現(xiàn)

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1、＞－－．＇Ｖ．＇？：三‘＇１／．密級：泉＇‘：—．？．Ｉ？中國科學(xué)院乂學(xué)＠ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓｙｙ碩±學(xué)位論文基于圖像的空間柔性抓構(gòu)位置及振動測量算法研究與實現(xiàn)作者姓名：呂騰達指導(dǎo)教師：劉成副研究員中國科學(xué)院國家空聞科學(xué)中也學(xué)位類別：工挙碩±學(xué)科專業(yè)：計算機應(yīng)用技術(shù)：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中也研巧所２０１６年４月獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研

2、究成果。盡我所知，除了文中特別加Ｗ標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含任何其他人己發(fā)表或撰寫過的材料，也不包含為獲得其它教育機構(gòu)的別種學(xué)位或證書而大量使用過的材料一。與我同工作的人對本研究所做的任何貢獻已在論文中作了明確的說明并表示謝意。王?！ǎ荆В犎ッ矗保崳姾灻海簠桥秮V。期—關(guān)于論文使用授枚的說明目］本人完全了解培養(yǎng)單位有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，：Ｉ培養(yǎng)單位有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；培養(yǎng)單位可公布論文的全部｜＾或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論支。’王。義．簽名ｆＬＳ：沸兔見證人

3、：Ｆ：１１期＿每密級:碩士學(xué)位論文基于圖像的空間柔性機構(gòu)位置及振動測量算法研究與實現(xiàn)作者姓名：呂騰達指導(dǎo)教師:劉成副研究員中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心學(xué)位類別:工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè):計算機應(yīng)用技術(shù)研究所:中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心2016年4月ResearchandImplementationofSpatialFlexibleMechanismLocationandVibrationMeasurementAlgorithmBasedonImageByLvTengdaADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcadem

4、yofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofComputerApplicationTechnologyNationalSpaceScienceCenter.CASApr,2016摘要摘要在航天任務(wù)中空間柔性展開機構(gòu)廣泛用于探測載荷、通信天線和太陽能帆板等的支撐結(jié)構(gòu)。在飛行器軌道中，攜帶柔性展開機構(gòu)的飛行器處于真空和微重力環(huán)境下，受飛行器平臺動作影響，柔性展開結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)生彈性振動。柔性展開機構(gòu)的彈性振動使其支撐的有效載荷偏離了預(yù)期的空間位置，進而影響其工作性能。本文以柔

5、性伸桿作為研究對象，通過構(gòu)建基于機器視覺的測量系統(tǒng)，實現(xiàn)對柔性伸桿的空間位置及振動信息的測量。作者完成的主要工作如下：（1）通過攝像機標(biāo)定得到了攝像機內(nèi)外參數(shù)和攝像機鏡頭的畸變參數(shù)，完成了機器視覺測量系統(tǒng)的構(gòu)建。（2）實現(xiàn)了圖像處理的噪聲濾除算法，點光源圖像的光斑分割算法和光斑質(zhì)心的亞像素精度定位算法，提高了視覺系統(tǒng)的測量精度。（3）通過雙目視覺測量系統(tǒng)完成了對柔性桿上點光源的三維空間位置測量，利用視頻采樣時間間隔和柔性桿上各點光源的空間位置得到柔性桿的擺動速度和柔性關(guān)節(jié)形變量，提出了基于動能和彈性勢能的柔性桿穩(wěn)定性評估數(shù)學(xué)模型，對柔性桿的穩(wěn)定性進行評估。（4

6、）提出了基于圖像LOI（LineOfInterest）的柔性桿振動頻率和振幅的測量，減少了測量系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)量，提高了系統(tǒng)計算速度，最后利用Sigmoid函數(shù)對LOI內(nèi)桿邊緣附近的灰度值擬合實現(xiàn)了對邊緣點的亞像素定位，提高了柔性桿振幅的測量精度。通過實驗表明：視覺測量系統(tǒng)在1000mm范圍內(nèi)，x、y軸方向測量誤差小于2.5mm，z軸方向測量誤差小于4mm，邊緣點定位精度小于0.05個像素點，各項測量指標(biāo)滿足項目需求，能夠完成對柔性伸桿的空間位置及振動信息的測量。關(guān)鍵詞：機器視覺，空間柔性結(jié)構(gòu)，空間位置，振動測量，LOIIAbstractAbstractInsp

7、acemissions,spaceflexibledeploymentmechanismiswidelyusedasthesupportingstructureofdetectionload,communicationantennaandsolarpanels.Inorbit,aircraftswithflexibledeploymentmechanismworkinamicrogravityandvacuum.Affectedbytheaircraftplatform’smovementdisturbance,flexiblestructureiseasyt

8、oproduceelasticvibr