[发明专利]一种基于高速相机的构件姿态测量方法及其应用

摘要

本发明公开一种基于高速相机的构件姿态测量方法，涉及构件姿态测定技术领域，所述姿态测定方法包括：拍摄前在构件上粘贴标记点；在构件上建立两个坐标系，其中一个为固定的全局坐标系，另一个为随构件运动而运动的局部坐标系；构件开始运动，利用两台高速相机拍摄贴有标记点的构件，得到贴有标记点的构件运动图像；对拍摄的贴有标记点的构件运动图像进行处理，得到标记点在全局坐标系下的3D坐标。本发明还公开一种基于高速相机的构件姿态测量方法的应用。本发明用以计算出构件的欧拉角和其质心空间3D全局坐标。

主权项

1.一种基于高速相机的构件姿态测量方法，其特征在于，所述姿态测量方法包括：拍摄前在构件上粘贴标记点；在构件上建立两个坐标系，其中一个为固定的全局坐标系，另一个为随构件运动而运动的局部坐标系；构件开始运动，利用两台高速相机拍摄贴有标记点的构件，得到贴有标记点的构件运动图像；对拍摄的贴有标记点的构件运动图像进行处理，得到标记点在全局坐标系下的3D坐标；通过对构件实际测量得到标记点在局部坐标系下的3D坐标；根据标记点在不同坐标系下的坐标转换关系，求解得到构件的欧拉角和构件的质心位置；所述构件为平地机，所述平地机包括平地铲安装台、水平油缸、平地铲和平地机安装台架，所述平地铲安装台安装在平地机安装台架上，所述平地铲安装在平地铲安装台上，所述水平油缸一端与平地铲安装台连接，另一端与平地铲连接；标记点总共有五个，分别是标记点A、标记点B、标记点C、标记点O和标记点D；其中标记点A和标记点B粘贴在平地铲上，标记点A和标记点B不重合；标记点C、标记点O和标记点D粘贴在平地机安装台架上，标记点C、标记点O和标记点D构成的∠COD等于90°，所述标记点O为全局坐标系的原点，所述标记点O和标记点D确定全局坐标系的X轴，所述标记点O和C确定全局坐标系的Z轴，穿过标记点O并且与XOZ面垂直的直线确定全局坐标系的Y轴；计算构件质心位置和旋转矩阵方法如下：在空间上任一点在全局坐标系下坐标为(xi,yi,zi)，在局部坐标系下坐标为(xi′,yi′,zi′)，设局部坐标系的原点O’坐标为(x0,y0,z0)，任一点在全局坐标系和局部坐标系中转换关系如下，A为局部坐标系相对于全局坐标系的旋转矩阵：其中矩阵A满足如下关系式：根据公式(1)、(2)中未知量和约束条件关系，代入构件上两个标记点的局部坐标系和全局坐标系的坐标，得出旋转矩阵A和构件质心位置(x0,y0,z0)。