[发明专利]一种高速实时姿态测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种高速实时姿态测量系统，其特征在于，包括：

一系统标定单元：被测物放置在该系统标定单元内，包含自准直机构、倾角传感器及姿态调整机构；用于建立成像坐标与被测物体姿态映射查找表；

一高速成像单元：包含定焦镜头、适配器、高速相机、相机姿态调整机构和数据分配器；用于对被测物体端面四个靶标进行实时成像；

一高速存储单元：包含高速存储盒及内置的固态硬盘，用于对视频图像进行采集存储；

一图像处理单元：为PCI-高速图像处理卡，用于通过高速成像单元对视频图像进行采集，并实时获取靶标质心坐标位置，通过系统标定单元建议的查表实时获取姿态运动角度的大小；

一显示控制和实时通信单元：包含计算机服务器，用于显示姿态运动输出曲线和数值，控制高速存储单元的工作，实时发送数据输出。

2. 一种采用权利要求1所述的高速实时姿态测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将待测物体调至零位，对被测物体下方固定高对比度反光圆形靶标；为了增大目标对比度，在靶标周围设计为黑色的背景，并用照明装置对靶标进行照射；将成像传感器正对准待测物体上的靶标；此时待测靶标可能并不位于视场中央位置，可以通过调节相机姿态调整平台的上下、左右、前后调整完成调节过程，并完成相机对焦，保证靶标的成像清晰；

步骤2，对待测物体不同摆角姿态进行离散化静态标定；首先将高精度两轴倾角传感器的两个轴线与系统零位摆轴调至平行；然后，让待测物体按照固定角度绕两个自由度依次旋转，每次旋转完成后让带测物保持静止状态若干秒，并记录下靶标位置和倾角传感器的角度；外标定数据记录结束后则利用系统的计算程序建立坐标-角度映射查找表，该查找表存入高速图像处理电路板的内存中以备查询；由于靶标成像位置与待测物的姿态角度具有一一映射的关系，因此当获取了靶标的成像坐标，即可以通过查询该表实时得到待测物体摆角值；

步骤3，移除倾角传感器及其紧固装置，开始待测物姿态测量；姿态测量时，打开成像传感器和电子机柜，待高速处理和记录设备正常工作后进行待测物姿态测量；得到的待测物端面的姿态角度数据，通用PCI接口发往计算机，计算机上的内存映像卡实时通过光纤将姿态角度数据实时输出。