对称布设的双目视觉系统与DIC相结合的薄板形面测量研究
对于诸如可展天线和卫星太阳能帆板等大型空间结构，其瞬时形面状态在一定程度上能够反映它们瞬时的工作状态。因此，本文围绕大型空间结构的高精度形面测量方法开展了一系列的理论和实验研究。鉴于空间测量环境的限制：失重、周期性温度变化、航天器设计尺寸及重量限制及空间结构在热致振动下所产生的复杂形面变化及其伴随的视觉遮挡问题，本文提出了一种对称布设的双目视觉系统与DIC相结合的薄板形面测量方法。 本文将两组双目相机相对于薄板试件中面对称布置，组成了一套对称布设的双目视觉测量系统。相机无俯仰角的实验结果表明，本次实验采用的测量系统能够获取具有不同形变的薄板试件上、下两个表面的形面信息。综合平板、具有弯曲、扭转和弯扭组合形变等4个被测薄板试件的实验数据知：该系统的最大形面测量误差为2.2%。并且，根据薄板直法线假设理论，利用该系统测得的具有弯曲形变的薄板试件的上、下表面的形面信息，最终实现了对该薄板试件的完整形面拼接工作。 两组双目视觉系统间的坐标统一借鉴中间媒介法的坐标统一思想，利用平板上、下两面对应点的特征：两点间的距离为平板厚度，两点的连线垂直于平板上、下两个表面，在这两点间建立坐标转换矩阵。再人为控制该平板做刚体运动，获取多组点数据。最后利用最小二乘法求解转换矩阵，进而实现两组系统间的坐标统一。相机无俯仰角的实验结果表明，本次实验采用的测量系统，两组双目视觉系统间的坐标统一误差在3.5%以内； 开展相机俯仰角为70?、65?、60?、55?、50?的实验，探究了相机俯仰角对被测试件形面测量结果的影响。实验结果表明，在相机与被测试件间的高度差为36cm，相机视场一定时，为实现对薄板试件的形面测量，相机能够接受的最大俯仰角为65?。在该角度下，相机拍摄的被测试件图像畸变大，能够被软件分析的有效散斑点数最少。随着相机俯仰角的减小，被测试件图像畸变减小，有效散斑点数增加。
双目立体视觉;薄板形面测量;数字图像相关法;相机标定
南京航空航天大学
硕士
测试计量技术及仪器
熊克
2022
中文
TP391.41
2023-11-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）