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专利号: 2021115230646
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-21
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种舰船用三自由度输送平台控制方法,其特征在于,其基于一种舰船用三自由度输送平台控制系统进行输送平台控制,所述舰船用三自由度输送平台控制系统包括上位机、控制器、机械本体、旋转编码器、回转驱动比例阀、围栏型回转驱动、位移传感器、阀控液压马达、仰俯阀控非对称液压缸、伸缩阀控非对称液压缸、液压油源和双目相机;具体包括以下步骤:步骤1:进行双目相机标定,获得双目相机畸变参数,所述畸变参数包括径向畸变参数和切向畸变参数;

步骤2:设计识别目标图案,获得用于被识别的图案;

步骤3:根据所述步骤1获得的双目相机畸变参数,进行空间映射关系转换,矫正双目相机的畸变,获得矫正后的图像;

步骤4:通过所述上位机人工操作输送平台进行三自由度运动,使所述输送平台与目标距离在第一范围内;

步骤5:通过所述步骤1和步骤3完成标定和畸变矫正的双目相机拍摄所述步骤2获得的用于被识别的图案,并对所述双目相机拍摄的图案进行预处理,获得预处理后的图像;

步骤6:对所述步骤5获取的预处理后的图像进行特征分析及匹配,根据识别目标的特性,采用基于外形特征的几何图像匹配策略对目标图像进行识别,获得识别信息;

步骤7:利用所述步骤6获得的识别信息进行特征目标的位置计算,利用目标与双目相机的相对位置关系计算出特征目标相对于舰船输送平台基座的相对位置关系;

步骤8:通过所述步骤7获得的特征目标相对于舰船输送平台基座的相对位置关系,利用所述控制器控制输送平台运动,使输送平台达到目标平台。

2.根据权利要求1所述的舰船用三自由度输送平台控制方法,其特征在于,所述步骤1具体包括以下步骤:步骤11:建立双目相机成像坐标系;

所述双目相机成像坐标系包括世界坐标系、双目相机坐标系、图像坐标系和像素坐标系;所述世界坐标系为三维世界中的真实坐标系;所述双目相机坐标系以摄像机光心为坐标系原点、光轴为X轴、XOY平面与成像平面互相平行;所述图像坐标系建立物体从双目相机坐标系到图像坐标系的投影关系;所述像素坐标系为图像坐标系上获得图像的像素点坐标;

步骤12:根据所述建立的双目相机成像坐标系描述出从所述世界坐标系到所述像素坐标系之间的三次转换,具体为:式中:R、T分别为世界坐标系到双目相机坐标系的旋转矩阵与平移矩阵;f为双目相机焦距;u0、v0为图像坐标系中心点的像素坐标;dx,dy分别为像素在图像坐标系x轴和y轴方向上的物理尺寸;ZC为物距;XW、YW、ZW为三维世界的真实坐标;

步骤13:使用张正友标定法对双目相机进行标定,使用双目相机拍摄出不同角度和位置的标定板图片。

3.根据权利要求1所述的舰船用三自由度输送平台控制方法,其特征在于,所述步骤2中选择B‑R通道进行图像的灰度转换,具体为:式中:f(x,y)为转换后灰度值;B(x,y)和R(x,y)分别为蓝色和红色对应的灰度值。

4.根据权利要求1所述的舰船用三自由度输送平台控制方法,其特征在于,所述步骤3中在考虑图像畸变的情况下的空间映射关系数学模型为:式中:k1、k2、k3为径向畸变参数;p1、p2为切向畸变参数;xc、yc为矫正后的坐标;x、y为矫正前的坐标;通过建立所述空间映射关系数学模型进行计算来获得双目相机的内部参数与畸变参数。

5.根据权利要求4所述的舰船用三自由度输送平台控制方法,其特征在于,所述步骤4中的第一范围具体为200mm至650mm之间。

6.根据权利要求1所述的舰船用三自由度输送平台控制方法,其特征在于,所述步骤6中的目标的特性包括:外形结构特征、色彩特征、灰度特征和边缘曲线特征。

7.根据权利要求1所述的舰船用三自由度输送平台控制方法,其特征在于,所述步骤7根据视差原理建立理想双目相机成像模型,利用三角形相似定理建立三角形相似定理数学模型:式中:B为双目相机的基线距离;f为双目相机焦距;PL、PR为物体分别在左右双目相机中的成像点;Z为双目相机距物体的深度;PLPR为物体在左右双目相机中的成像点距离;

成像点距离具体为:

式中:L1和L2分别为左右双目相机成像平面的宽度;

空间物点P距离双目相机的深度信息为:

式中:XL、XR为物体在左右双目相机的横坐标。

8.根据权利要求1所述的舰船用三自由度输送平台控制方法,其特征在于,所述步骤8中的所述控制器控制输送平台运动具体为:所述控制器控制回转驱动比例阀、用于仰俯机构的比例阀和伸缩机构上的比例阀来控制输送平台运动。

9.根据权利要求1所述的舰船用三自由度输送平台控制方法,其特征在于,所述步骤5中预处理包括降噪、灰度转换和阈值分割操作。