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多通道大视场目标定位仪的研制
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:光学精密工程
  • 时间:2013
  • 页码:26-33
  • 分类:TH741[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械] O439[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]福建工程学院信息科学与工程系,福建福州350108, [2]中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,安徽合肥230027
  • 相关基金:国家自然科学基金面上项目(No.61275011);国家自然科学基金资助项目(No.51005222);福建工程学院科研启动基金资助项目(GY-Z2078)
  • 相关项目:自校准的曲面仿生复眼制造技术研究
中文摘要:

研制了一种在大视场范围内可靠性高、功耗低的便携式目标定位仪器。研究了该系统采用的光、机、电、定位数学模型、标定方案以及在目标定位过程中根据像点识别对应通道的算法等。首先,根据大视场的要求设计了透镜阵列曲面分布的结构,加工了安放透镜的球壳基底,并将它们成像在同一个图像传感器上。采用折射透镜进一步优化了光路系统,从而改善了成像质量。编写了相应的驱动程序完成了图像的采集和数据高速传输,然后,建立了所设计复眼系统的定位数学模型,并对复眼成像系统进行了标定。最后,根据像点匹配通道算法,实现了目标的三维定位,并在此基础上进行了简单的三维零件轮廓测量。实验结果表明:系统对横向66°、纵向43°视场角的目标实际三维测量精度误差在20.4左右,表明本仪器能完成大视场范围内的目标三维定位任务。

英文摘要:

To implement the high reliability and low power consumption, a small-scale target positio- ning instrument with multi-channels and a large field of view was developed. The optical, mechanical, electronic, mathematical models were built and a calibrating scheme and the algorithm to distinguish the corresponding channels for the imaging points in target positioning were investigated. First, the surface distribution structure of a lens array was designed according to the requirement of large field of view, a spherical shell substrate for installing lenses was machined, and the whole lenses were imaged on one CMOS. Subsequently, the imaging quality was improved by the designed refractive lens and the drivers of CMOS and USB2.0 were developed. Then, a mathematical model for the designed corn-pound eye system was established, and the system calibration was completed. Finally, by the distin- guished algorithm for the channels of their imaging points, the target positioning was completed, and three dimensional contours of a large part was measured based on the designed system. Experimental results indicate that the actual measured error for the target is about 2 %, whose viewing angle is cov- ered with 66° on the horizontal plane and 43° on the vertical plane of the compound eye. It can satisfy the system requirements of three dimensional target positioning with a large field of view.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699