在各類復(fù)雜的地下盾構(gòu)施工環(huán)境中,硬巖全斷面掘進裝備(簡稱TBM)中具備實時位姿測量功能的導(dǎo)向系統(tǒng),為控制TBM掘進路線與設(shè)計軸線的偏差提供了最關(guān)鍵的技術(shù)支撐。為此,本文針對某新型混聯(lián)式TBM,如何設(shè)計出一種低復(fù)雜度、高抗噪能力的光學(xué)標靶,以實現(xiàn)精確高效的TBM位姿測量方法,本文開展了以下研究工作:論文首先對當(dāng)前主要的TBM導(dǎo)向系統(tǒng)研究現(xiàn)狀進行了綜述,對其技術(shù)方案及其特點進行了分析,針對現(xiàn)有某新型混聯(lián)TBM具備兩級推進系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征,提出了用于TBM位姿測量的單目視覺位姿測量方法。該法匹配設(shè)計了具有六個特征點按一定拓撲結(jié)構(gòu)分布的激光光學(xué)標靶,根據(jù)射影不變性原理建立了拓撲結(jié)構(gòu)中各個特征點的共線關(guān)系,并給出了其特征點排序算法及特征點的匹配算法。其次,針對如何實現(xiàn)光學(xué)標靶中激光光斑中心快速準確定位問題,提出了激光光斑中心等效光強定中算法,并對其中心位置精度和抗干擾能力進行了仿真和實驗驗證。結(jié)果表明,該法快速有效,中心位置定位精度高和抗干擾能力強。然后,根據(jù)攝像機標定原理,建立了攝像機標定模型,并選用ChArUco標定法進行攝像機內(nèi)參的校準。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合弱透視投影原理,簡化了多特征點PnP問...

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號說明
第一章 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 研究目的和意義
        1.1.2 課題來源
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 TBM導(dǎo)向系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 視覺位姿測量研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)
    1.4 章節(jié)小結(jié)
第二章 新型TBM位姿測量系統(tǒng)方案設(shè)計
    2.1 新型TBM位姿測量系統(tǒng)方案
    2.2 激光光學(xué)靶標的設(shè)計與特征匹配
        2.2.1 光學(xué)靶標拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.2.2 光學(xué)靶標特征點匹配
    2.3 位姿測量系統(tǒng)的組成
        2.3.1 位姿測量系統(tǒng)硬件組成
        2.3.2 位姿測量系統(tǒng)軟件框架
    2.4 章節(jié)小結(jié)
第三章 激光光斑中心定位算法研究
    3.1 光斑圖像預(yù)處理
        3.1.1 光斑圖像的分割
        3.1.2 光斑圖像特征點提取
    3.2 光斑中心定位算法
        3.2.1 激光光斑模型建立
        3.2.2 光斑中心定位評價指標
    3.3 定中算法仿真與實驗分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于單目視覺的TBM位姿測量
    4.1 攝像機標定方法與原理
        4.1.1 基于Ch ARUco標定法
        4.1.2 攝像機標定原理與模型
    4.2 PnP問題的線性近似求解
    4.3 基于重投影誤差的非線性優(yōu)化
    4.4 本章小結(jié)
第五章 實驗及數(shù)據(jù)處理
    5.1 標靶實驗平臺
    5.2 算法流程
    5.3 系統(tǒng)實驗與分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
附錄 A 部分算法實現(xiàn)源碼
個人簡歷在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3873901