[发明专利]一种双目视觉测量转动惯量的方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机视觉测量技术领域，涉及一种基于双目视觉的快速、精确转动惯量测量方法。

背景技术

转动惯量是表征转动物体惯性大小的物理量，它是研究转动物体运动规律的重要参数之一，涉及到运动物体测量以及运动动力学的问题，都需要精确知道转动物体的转动惯量。随着现代科技的不断进步，转动惯量的测量越来越受到重视，其已经成为现代测量领域不可缺少的重要组成，其在各领域中都有着十分重要的地位。在航天工业中，人造卫星、运载火箭、载人飞船等都需要对转动惯量进行，以确定产品是否符合设计要求加以修正；转动惯量直接影响飞行器飞行地稳定性，因此测量转动惯量为研究和设计飞行器提供了重要的参数，同时也可为形状、飞行姿态的优化提供信息。在汽车工业，各种车辆以及转动部件必须测量其转动惯量，通过修正偏心来提高车辆的性能和寿命，因此测定物体的转动惯量具有重要的实际意义。

专利号为CN1646971A的名为《一种转动惯量和惯性积测量方法及其装置》，该专利采用复摆装置，但是该复摆装置操作繁琐。专利号为CN102692264A的《一种用于质量、质心位置与转动惯量的测试台及测试方法》采用扭摆机构和安装在机构上的传感器来测量转动惯量，传感器需进行测前标定，且扭摆装置本身操作复杂，使得整个测量过程十分繁琐。

发明内容

本发明要解决的技术难题是消减转动惯量测量时摆动轨迹不共面与摆动时机构、空气阻力带来的转动惯量测量误差，发明一种基于双目视觉的转动惯量测量方法，该方法采用复摆装置进行双目视觉测量转动惯量。利用双目视觉系统可以得知每个时刻被测物体在空间摆动的轨迹，可将被测物每一时刻的空间位置进行平面拟合与投影，使得被测物空间运动坐标在同一平面内，减小摆动运动不在一个平面给测量精度带来的影响；并且通过考虑阻尼系数的被测物实时空间运动坐标曲线拟合，减小空气阻力以及机构阻力对测量系统精度的影响，增加了转动惯量测量精度。

本发明采用的技术方案是一种双目视觉测量转动惯量的方法，其特征是，本方法通过左、右两台超高速摄像机8、8’采集被测物6表面标标记点的位置信息，经标记点提取、匹配与重建得到序列图像的标记点圆心坐标，再进行空间曲面拟合投影，最终计算转动惯量。该方法的具体测量步骤如下：

（1）两个高速摄像机的标定

采用张氏标定方法标定出两相机的内外参数；