用三点法实现机器人三维位置测量的研究摘 要 ：提 出 了一 种 微 小 爬 壁 机 器 人 三 维 位 置 测 量 的新 方 法 。笔 者 通 过 深 入 分 析 研 究各 种 位 置 测 控 方 法 与 系 统 ，提 出采 用单 目视 觉方 法 中的 聚 焦法 ，以 CCD作 为 传 感 器 ，用 三 点 法 实现 对 机 器 人 的 三 维 位 置 测 量 。 验 证性 实验 结果表 明 ，本研 究提 出的测 量原 理和 系统是 正 确 可行 的 。 关键词 ：机 器人 ；位置 测量 ；CCD传 感 器 ；单 目视 觉 ；摄 像 机 标 定 中 图分 类 号 ：TP242．6 文 献 标 识 码 ：B Abstract：A new 3D position measurementmethod Ofa wall—climbing micro robothas been researched．Researc— hing on the various position measuring and controlling method，theauthorhasputforwardanewprojecttomeas— ure the 3D position of the robot，in which the focusing method with singlecamera and CCD sensorhasbeen used to getthe position information．The elementary experiment has verified the principle and the system． Key words：robot；position detection；CCD sensor；single camera vision；camera caiibration 位置测量技 术是智 能机 器人 的关键 技术 ，是各 种 机器人控 制系统 中极 为重 要 的环节 ，也 是 国内外研 究 的热点所 在。 按 照测试 系统 与被 测机 器 人 的关 系 ，可 以将位 置 测量技术 分为接触 式和非接触式 两大类 。接触 式测量 系统 由于在测 量过程 中或多或少地 对机器人施 加 了载 荷 ，因而仅适用于静 态 位置测 量 。而动 态 位 置测量 系 统 主要分 5类 ：①激光跟踪 系统 ；@ CCD交 互测量 收 稿 日期 ：2001—07—03 基 金项 目：国家 863高科技 研 究 资助 项 目(9804-06)；教 育 部 高 等 学校 骨干教 师 资助 计 3t,j项 目 作者 简 介 ：张 智海 (1973一 )，男 ，工 学硕 士 ，主 要 研 究 方 向 为 智 能 机 器人 测 控 技 术 。 系统 ；③ 超声波 测量 系统 ；④ PSD(positionsensitivede— vice)位 置 测 量 系统 ；⑤ 带 有 接 近觉 传 感 器 的 测量 系 统 。位置测量 还可 以从另一个分类 角度划分为主动式 测量和被动 式测 量 。主动式测 量主要可 以分为结 构光方法和激光 自动聚焦法两类 。被 动式测量 主要 可 以分为双 目视 觉 、三 目视觉 、单 目视觉 等方法 。 对 比以上各种方法 的 优缺 点 ，针对 笔者 研制 的微 小爬壁机器人 的空 间三 维位 置 测量 的要 求 ，测量 系统 必须满足尺 寸小 、分 辨率 高 、稳定 性 和可 靠性 好 、时 间 响应快等特 点 ，提 出了采用 单 目视觉方法 中的聚焦法 ， 选用 CCD作 为传感器 ，用 三点法实现对机器人 的三维 位置测量 ，并用 Matlab和 V
标签： 机器人
上传时间： 2022-02-12
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随着计算机技术的发展，仪器仪表领域也开始发生巨大的变化，从传统仪器智能仪器开始向虚拟仪器发展。虚拟仪器以其强大的存储、数据显示和数据分析优势，逐渐受到重视。虚拟仪器技术通过软件将计算机与仪器硬件相结合，很好地将计算机强大的数据处理能力和仪器硬件的现场测量、控制结合在一起。不仅降低了仪器的生产成本，还提高了仪器的性能，从而得到广泛的应用。另外，随着现代科学技术的进步，阻抗的测量逐渐成为各类电子产品的研究基础。目前，阻抗测量技术已在生物医学、工业测控、电力控制等领域有广泛的应用。为了满足高校实验室对电子元器件及其附属参数的测量需求，本文设计了一种基于虚拟仪器的阻抗测量系统本文通过将虚拟仪器技术与传统硬件相结合，设计实现了一种通过伏安法对阻抗参数进行测量的系统。其主要工作原理为：将阻抗的测量转换为矢量电压的测量再利用获得的矢量电压的实部和虚部的数字量与被测参数之间的关系，将其转换为待测量。本系统主要由硬件和软件两部分构成，硬件部分主要包括通过FPGA设计实现的信号源模块、阳抗矢量电压转换模块、相敏检波模块、AD转换模块和通信模块。其具体的实现主要为利用FPGA设计实现系统正弦激励信号与基准信号的产生：通过相敏检波将采集到的矢量电压信号进行实部和虚部分离：利用低通滤波器滤除干扰信号：再通过AD转换芯片将采集到的模拟电压信号转换为数字信号；通过系统总线将数据传输到计算机，并对数据进行处理和显示。软件部分是利用虚拟仪器软件 LabVIEW设计实现仪器的数据处理、显示和控制界面，并通过动态链接库的调用来执行仪器操作。
标签： 虚拟仪器
上传时间： 2022-03-10
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战场环境是影响战争胜负走向的关键因素，其中地形是战场环境的主要构成。随着军事技术的变革、精确打击和精确斩首武器的运用，传统二维地图的局限性已经无法满足军事训练和军事指挥方面的需求。而对于当前的三维战场地形，快速进行地形模型构建、地形模型精细化以及海量数据可视化呈现的要求显得越来越高。因此，本文为构建真实的三维战场地理环境及可视化进行了深入研究。本文选用倾斜摄影技术与 Cesium可视化库进行真实三维地形的建立及可视化平台的搭建，以西安工业大学未央校区做为典型应用实例进行城市作战可视化开发。首先，本文介绍了三维实景建模与可视化相关理论；论述了在Web端进行可视化开发的优势；提出了倾斜摄影测量技术对三维战场地形构建时存在的问题及解决办法。其次，本文制定了战场环境多源数据采集方案以及基于 Smart3D多源数据融合建模流程。制作了三维战场地形数据并进行了模型质量分析，包括模型的纹理精度、几何精度和地理坐标精度。确保生成的地形数据满足逼真的可视化视觉效果及地形对地面人员装备的各种干涉作用的真实性最后，本文在前三章的基础上采用BS三层架构的方式，通过 Cesium、HTLM，JavaScript等语言进行战场环境可视化平台的搭建，实现了城市化作战的三维战场环境构建。同时本文基于 Cesium完成了模型单体化和模型驱动等功能本课题对三维战场地形环境构建与可视化研究具有重要意义。本文提出的战场环境构建方法可以运用到各种战场环境的构建，包括山地丘陵的作战地形环境构建、城市反恐作战等。通过可视化平台的加载可以直观、真实了解战场环境。通过模型驱动完成战场中各种演示效果。关键词：多源数据融合；倾斜摄影测量：三维建模；Cesium：三维战场环境可视化：CZML
标签： 数据融合
上传时间： 2022-03-17
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电子测量技术是现代信息技术的基础。在信息产业链中，测量技术、通信技术和计算机技术分别完成了信息的采集、传输和处理，使其在推动国民经济高速增长，促进传统工业现代化的过程中起到了决定性的作用。 因此我们将电子测量技术与仪器称为其他关联产业发展的催化剂、倍增器和战斗力。电流、电压和电阻是国际量值体系(S1)中的三个重要参量单位，其与人类科学技术的发展密不可分，同时也是电子测量技术和仪器的基本研究对象。当电流、电压信号的量值小到一定程度，比如纳伏、皮安时，对它们的准确测量就变得非常的复杂困难。然而科学技术的进步又要求必须对这种微弱的信号进行精确的捕捉和测量，例如航空航天测控、半导体集成电路的测试、新型材料的研究、以及生命科学发展所需的分析测试等等。为此一代又一代的科学家和工程技术人员在茫茫噪声的大海中探索、搜寻，目的就是使仪器可测量的灵敏度越来越高，对被检测信号的分辨能力越来越强，以至于逼进其物理极限值。众所周知，美国Keithley公司在微弱信号测量领域堪称一绝，具有数十年来积累下的深厚理论功底和丰富实践经验，其不仅制造出了全系列的高技术产品，而且为业内人士贡献了“低电平测量手册”一书。该手册自1972年面世，至今已出到了第六版。该手册避免了繁杂的数学推导，完全从测试中的实际问题出发，深入浅出地让读者了解到如何正确地进行低电平测量，以达到对微弱电信号进行捕获和定量分析的目的。手册中不仅有比较严谨的测量术语的定义，还有具体的消除或避免测量误差的方法与应用实例，可以让读者一目了然，非常实用；
标签： 低电平测量
上传时间： 2022-06-10
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随着科学技术的飞速发展，电子测量技术被广泛应用在电子、机械、医疗、测控及航天等各个领域，而电子测量技术要用到各种形式的高质量信号源，因此任意波形发生器的研制就具有非常重要的现实意义。 本文便是基于DDS(DirectDigitalSynthesis)技术进行任意波形发生器研制的。要求可以产生正弦波、方波、三角波与锯齿波等常规波形，而且能够产生任意波形，从而满足研究的需要。具体工作如下： (一)介绍国内外关于任意波形发生器研究的发展情况，阐述频率合成技术的各种方式与技术对比情况，并选定直接数字频率合成技术进行研制。 (二)介绍系统的硬件设计构成与功能实现，并对系统部件进行逐一细述。选用单片机作为控制模块，使用FPGA实现DDS功能作为技术核心，并对外围电路的设计与接口技术进行分析。 (三)讲述DDS的工作原理、工作特点与技术指标，并基于FPGA芯片EP1C3T144C8进行设计，通过使用相位累加器与波形ROM等模块，实现DDS功能。同时辅以使能模块与行列式键盘，实现各种波形的灵活输出。 (四)给出系统产生的测试数据，并对影响频谱纯度的杂散与噪声产生的原因进行分析。
上传时间： 2013-04-24
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随着计算机和自动化测量技术的日益发展，测量仪器和计算机的关系日益密切。计算机的很多成果很快就应用到测量和仪器领域，与计算机相结合已经成为测量仪器和自动测试系统发展的必然趋势。高度集成的现场可编程门阵列（FPGA）是超大规模集成电路和计算机辅助设计技术发展的结果，由于FPGA器件具备集成度高、体积小、可以利用基于计算机的开发平台，用编写软件的方法来实现专门硬件的功能等优点，大大推动了数字系统设计的单片化、自动化，缩短了单片数字系统的设计周期、提高了设计的灵活性和可靠性。 本文研究基于网络的高速数据采集系统的设计与实现问题。论文完成了以FPGA结构为系统硬件平台，uClinux为核心的系统的软件平台设计，进行信号的采集和远程网络监测的功能。 论文从软硬件两方面入手，阐述了基于FPGA器件进行数据采集的硬件系统设计方法，以及基于uClinux操作系统的设备驱动程序设计和应用程序设计。 硬件方面，FPGA采用Xilinx公司Spartan系列的XC3S500芯片，用verilog HDL硬件描述语言在Xilinx公司提供的ISE辅助设计软件中实现FPGA编程。将微处理器MicroBlaze、数据存储器、程序存储器、以太网控制器、数模转换控制器等数字逻辑电路通过CoreConnect技术用OPB总线集成在同一个FPGA内部，形成一个可编程的片上系统（SOPC）。采用基于FPGA的SOPC设计的突出优点是不必更换芯片就可以实现设计的改进和升级，同时也可以降低成本和提高可靠性。 软件方面，为了更好更有效地管理和拓展系统功能，移植了uClinux到MicroBlaze软处理器上，设计实现了平台上的ADC设备驱动程序和数据采集应用程序。并通过修订内核，实现了利用以太网TCP/IP协议来访问数据采集程序获得的数据。
上传时间： 2013-05-23
上传用户：晴天666
相位激光测距是一种高精度的距离测量技术，随着电子器件和信号处理技术的发展，这种测距技术在军用和民用领域必将得到更为广泛的研究和应用。本文介绍了一种基于FPGA嵌入式技术的相位激光测距系统，该系统采用先进的FPGA技术，实现了调制信号产生、信息控制与处理三个模块的整合，解决了传统相位激光测距所难以克服的弱点。 文中阐述了激光测距和调制信号源的基本原理，分析了影响测距精度的因素，指出应用DDS技术可以实现宽带、高精度的调制信号输出，说明了引起DDS输出信号杂散的原因和解决的办法。分析了应用FFT运算实现信号相位提取的基本原理及设计方法，采用这种检相技术，可以极大地提高测相精度与灵敏度。提出了基于FPGA嵌入式系统的相位式激光测距机的整体设计，并就各部分进行了详细的分析与设计。介绍了激光测距系统的外围电路和基于QuartusⅡ集成软件平台的部分硬件电路的设计，并对其中的设计进行了仿真和验证，总结提出了对系统今后的进一步改进和完善的思路。
上传时间： 2013-06-28
上传用户：cc111
随着光通信技术的不断发展，光纤的需求量大幅增加，光纤测量仪器也随之迅速发展起来，其中光时域反射仪(OTDR)受到广泛重视。光时域反射仪是八十年代发展起来的新型光纤故障测试设备，其主要用途是能够找出光纤的断点，并进行故障定位。光时域反射仪具有非破坏性测量、功能齐全、安全性好、使用方便等优点，在工程上得到广泛应用。目前，该领域主要被国外产品垄断且价格昂贵。在这一背景下，国内企业开展OTDR的研制和开发，以降低成本，改进技术，占领光纤测试领域的市场成为当务之急。 本论文首先简要介绍了光时域反射仪的历史和现状，并阐述了光纤测量技术涉及的光学原理，以及光时域反射仪的基本工作原理。在理论分析部分之后，基于对系统的特点及开发资源的考虑，提出基于嵌入式系统的光时域反射仪解决方案。在此基础上，详细介绍了以ARM为控制核心、DSP为运算核心的系统总体硬件结构；讨论了采用ARM9内核的S3C2410处理器的软件解决方案；着重说明了Linux嵌入式操作系统的选取与移植、bootloader的引导以及根文件系统的制作。最后重点论述了图形用户系统(GUI)的选取以及QtopiaCore的移植和开发过程。 本文所设计的光纤测量系统具有测量准确、可靠性高等特点。实验表明，该系统能够根据国际标准完成对光纤的衰减和长度等指标的检测。
上传时间： 2013-04-24
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液位是工业生产中常见的测量参数，化工、石油、污水处理等各类工厂企业都要进行液位测量。目前，液位检测技术飞速发展，新的液位测量仪表量程大、精度高、功能全，我国新型液位仪表大多依靠进口。由于超声波测量液位具有非接触测量、可测低温介质、能够定点和连续测量等优点，近年来，超声液位测量技术取得了长足的进步，己成功应用于江河水位、化学和制药工业、食品加工、罐装液位等多种领域。 本文研制的是基于ARM的超声波液位计。传统的超声波液位计一般使用8位的单片机作处理器，采用电子元件捕捉到超声波回波信号后产生中断，判断超声波的传播时间。本文提出了使用32位ARM芯片做处理器，采用数字信号处理的方法来判断超声波传播时间的设计方案。 本文使用高性能的ARM7TDMI-S内核的芯片LPC2119作为系统的运算控制器，加强了系统对超声波回波信号的处理能力；使用A/D转换器将回波信号转换为数字信号，采用数字滤波处理信号，利用数值处理来判断超声波回波信号的起始点，提高了液位的测量精度；采用单换能器收发一体式电路设计，简化了液位的计算；利用LPC2119芯片内部的CAN总线控制器设计了CAN总线通信接口；选用一线式数字温度传感器DSl8820进行温度补偿，避免了由于环境温度的变化而产生的测量误差。ARM芯片丰富的内部资源和I/0口线有利于今后扩展功能，升级系统。本超声波液位计使用方便，精度高，能满足工业生产中的要求。
上传时间： 2013-04-24
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激光测距是随着激光技术的出现而发展起来的一种精密测量技术，因其良好的精确度特性广泛地应用在军事和民用领域。但传统的激光测距系统大多采用分立的单元电路搭建而成，不仅造成了开发成本较高，电路较复杂，调试困难等诸多问题，而且这种系统体积和重量较大，严重阻碍了激光测距系统的普及应用，因此近年来激光测距技术向着小型化和集成化的方向发展。本文就旨在找出一种激光测距的集成化方案，将激光接收电路部分集成为一个专用集成电路，使传统的激光测距系统简化成三个部分，激光器LD、接收PD和一片集成电路芯片。 本文设计的激光测距系统基于相位差式激光测距原理，综合当前所有的测相技术，提出了一种基于FPGA的芯片运用DCM的动态移相功能实现相位差测量的方法。该方法实现起来方便快捷，无需复杂的过程计算，不仅能够达到较高的测距精度，同时可以大大简化外围电路的设计，使测距系统达到最大程度的集成化，满足了近年来激光测距系统向小型化和集成化方向发展的要求，除此，该方法还可以减少环境因素对测距误差的影响，降低测距系统对测试环境的要求。本论文的创新点有： 1.基于方波实现激光的调制和发射，简化了复杂的外围电路设计； 2.激光测距的数据处理系统在一片FPGA芯片上实现，便于系统的集成。 在基于DCM的激光测距方案中，本文详细的叙述了利用DCM测相的基本原理，并给出了由相位信息得到距离信息的计算过程，然后将利用不同测尺测得的结果进行合成，并最终将距离的二进制信息转换成十进制显示出来。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro开发板做为开发平台，通过编程和仿真验证了该测距方案的可行性。在采用多次测量求平均值的情况下，该测距方案的测距精度可以达到3mm，测距量程可达100m。该方案设计新颖，可将整个的数据处理系统在FPGA芯片中实现，为最终的专用集成芯片的设计打下了基础，有利于测距系统的集成单片化。
上传时间： 2013-06-20
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