本发明专利技术公开了一种基于无标定视觉伺服的激光标记自动跟踪引伸计控制方法。采用图像雅克比矩阵在线辨识的方法，建立了激光标记与试样标记的实际距离即激光标记的跟踪位移量到图像空间跟踪位移量的映射关系，通过Karman滤波器辨识出雅克比矩阵与两标记中心点像素距离差计算出控制量，控制伺服电机带动五棱镜旋转，实现激光标记对试样标记的自动跟踪，拉伸过程中的激光标记位移量即为试样形变量。本发明专利技术不仅避免了现有视频引伸计的摄像机标定环节及由此引入的测量误差；而且实现了激光标记对试样标记的精密全程跟踪，抗环境干扰能力强，跟踪精度高。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种。采用图像雅克比矩阵在线辨识的方法，建立了激光标记与试样标记的实际距离即激光标记的跟踪位移量到图像空间跟踪位移量的映射关系，通过Karman滤波器辨识出雅克比矩阵与两标记中心点像素距离差计算出控制量，控制伺服电机带动五棱镜旋转，实现激光标记对试样标记的自动跟踪，拉伸过程中的激光标记位移量即为试样形变量。本专利技术不仅避免了现有视频引伸计的摄像机标定环节及由此引入的测量误差；而且实现了激光标记对试样标记的精密全程跟踪，抗环境干扰能力强，跟踪精度高。【专利说明】
本专利技术涉及自动跟踪控制方法，尤其是涉及一种。
技术介绍
材料变形测量是表征材料性能的基础。视频引伸计因采用非接触式测量方式，几乎适用于大部分材料变形测量且测量精度高，已成为材料变形测量的主要工具。目前，视频引伸计一般是在被测试样的上、下端口印制标记，在拉伸过程中实时跟踪上、下两标记的位移，然后根据数字图像处理方法获得两者的位移差即为图像空间中材料形变量，最后采用相机标定技术转换为材料的实际形变量。对视频引伸计中相机标定处理方式大致分两类情况:一类是相机未标定的测量方法:由于相机标定过程繁琐复杂，使用视频引伸计测量材料变形量时省略相机标定过程，用图像空间中的材料形变量代替实际运动空间中的材料形变量，该方法不能获得材料的真实变形量，测量结果存在误差；另一类是相机标定的测量方法:在材料变形量测量时，采用各种相机标定技术完成相机标定过程，实现材料实际形变量的计算，其中以张正友标定法为典型代表，利用多幅标定平面模板实现对相机内外参数的标定，再利用此内外参数获得材料的实际形变量。但这些方法需要设计相机标定模板和标定算法，且在重复实验中相机位置、焦距等参数会发生改变，因此需重新标定，这使得测量过程繁琐复杂且引入误差。
技术实现思路
针对基于激光标记自动跟踪视频引伸计需要高精度的自动跟踪控制，本专利技术的目的在于提供一种，采用Karman滤波器对图像雅克比矩阵进行在线辨识，建立激光标记与试样标记的实际运动空间中距离差与图像空间中距离差的映射关系，控制伺服电机带动五棱镜旋转，实现激光标记对试样标记的实时精?跟踪。本专利技术解决其技术问题所采用技术方案的步骤如下:(I)采用数字图像处理方法分别求得试样标记中心点在图像空间中的k-Ι和k时刻的坐标(U。(k-Ι)，V。(k-1))、(uQ(k)，V。(k))，再采用一阶预估方法求得试样标记中心点在图像空间中k+Ι时刻的坐标为:【权利要求】1.一种，其特征在于，该方法的步骤如下: (1)采用数字图像处理方法分别求得试样标记中心点在图像空间中的k-1和k时刻的坐标(U。(k-1), V0 (k-1))、(u0 (k), V0 (k)),再采用一阶预估方法求得试样标记中心点在图像空间中k+Ι时刻的坐标为: 2.根据权利要求1所述的一种，其特征在于:所述的数字图像处理方法: (a)利用CXD获取试样图像，经图像采集卡输入计算机，进行归一化处理得到MXN的试样图像，M为图像宽度，N为图像高度； (b)采用几何均值滤波方法对MXN的试样图像进行滤波处理，减少高斯噪声的干扰； (C)采用sobel算子对滤波处理后的试样图像进行边缘检测，得到了试样、试样标记和激光标记的相对位置，圈定了图像处理范围，从而降低了图像处理难度； (d)采用hough变换对步骤(c)中得到的处理范围进行检测，识别出试样标记和激光标记； (e)根据识别出的试样标记横纵坐标的最大、最小值计算图像空间中试样标记中心点的坐标； (f)根据识别出的激光标记横纵坐标的最大、最小值计算图像空间中激光标记中心点的坐标； 即完成激光标记对 试样标记的实时精确跟踪。【文档编号】G05B13/04GK103439981SQ201310384618【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日 【专利技术者】陈本永, 田秋红, 严利平, 张立见 申请人:浙江理工大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于无标定视觉伺服的激光标记自动跟踪引伸计控制方法，其特征在于，该方法的步骤如下：（1）采用数字图像处理方法分别求得试样标记中心点在图像空间中的k?1和k时刻的坐标(u0(k?1),v0(k?1))、(u0(k),v0(k))，再采用一阶预估方法求得试样标记中心点在图像空间中k+1时刻的坐标为：f^#(k+1)=f#(k)+(f#(k)-f#(k-1))=2f#(k)-f#(k-1)=(u0(k+1),2v0(k)-v0(k-1))公式中f#(k)、f#(k?1)分别为试样标记中心点在图像空间中k和k?1时刻坐标，为试样标记中心点在图像空间中k+1时刻坐标预估值，u0(k)、v0(k)分别为k时刻试样标记中心点在图像空间中的横坐标和纵坐标，k=1，…，n；（2）试样标记中心点的图像空间中k+1时刻的坐标可设为：f#(k+1)＝(u0(k+1),v0(k+1))，即为k时刻激光标记中心点的期望坐标，同时采用数字图像处理方法获取当前k时刻激光标记中心点在图像空间中的坐标fg(k)＝(ug(k),vg(k))，那么，激光标记和试样标记在同一竖直方向上的横坐标为u0(k+1)＝ug(k)，坐标误差为：ferror(k)=f^#(k+1)-fg(k)=(0,v0(k+1)-vg(k))=(0,2v0(k)-v0(k-1)-vg(k))公式中ferror(k)为激光标记和试样标记中心点在图像空间中k时刻坐标差，fg(k)为激光标记中心点在图像空间中的坐标，ug(k)、vg(k)分别为激光标记中心点在图像空间中的横坐标和纵坐标，k=0，…,n；（3）通过Karman滤波器观测出ferror(k)从图像空间到实际运动空间映射关系的雅克比矩阵J(k)；（4）根据公式P.=J(k)-1·ferror(k)=J(k)-1·(0,v0(k+1)-vg(k))T计算出激光标记实际空间中的位移量J(k)?1为雅克比矩阵J(k)的逆；（5）根据公式计算出实际控制量Perror控制伺服电机转速，带动五棱镜旋转，使激光标记在试样上扫描Perror位移量，实现激光标记对试样标记的自动跟踪，系数K为伺服电机速度响应约束参数，取为2*1矩阵中的数值，避免控制响应产生的超调。FDA0000374454410000012.jpg,FDA0000374454410000015.jpg,FDA0000374454410000016.jpg,FDA0000374454410000017.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈本永，田秋红，严利平，张立见，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：
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