基于双目视觉的转动惯量测量方法

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1、第35卷第9期仪器仪表学报Vol.35No.92014年9月ChineseJournalofScientificInstrumentSep．2014*基于双目视觉的转动惯量测量方法刘巍，张洋，马鑫，尚志亮，贾振元(大连理工大学机械工程学院大连116024)摘要:针对空气阻力以及机构阻力对于转动惯量测量精度的影响，结合双目视觉与复摆运动理论，提出一种基于双目视觉理论的转动惯量测量方法。首先，采用双目视觉方法拍摄被测物体的复摆运动序列图像，进而基于三维测量原理获得被测复杂形状构件合作标记点的三维轨迹信息;然后寻找运动平面，并提出虑及结构阻尼与运动阻尼

2、的摆动轨迹拟合周期求取方法，根据此种方法与复摆理论获得被测物体的转动惯量;最后，使用该转动惯量测量系统，针对风洞实验中具有复杂形状的超音速飞行器投放物模型的转动惯量进行了测量实验。实验结果表明:提出的方法可实现转动惯量的高效、便捷测量，测量精度可达1．1%，并满足飞行器投放物转动惯量测量的工程需求。关键词:转动惯量;双目视觉;轨迹拟合;复摆;高精度中图分类号:TH741文献标识码:A国家标准学科分类代码:460．40MeasurementmethodformomentofinertiabasedonbinocularvisionLiuWei，Zh

3、angYang，MaXin，ShangZhiliang，JiaZhenyuan(CollegeofMechanicalEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)Abstract:Aimingattheinfluenceofairresistanceandmechanismresistanceonthemeasurementprecisionofmomentofinertia，anovelmeasurementmethodofthemomentofinertiaispro

4、posedbasedonbinocularvisualtheoryandcompound-pendulumforimprovingthemeasurementprecisionofthemomentofinertiainthispaper．Inthisnewmethod，theerrorscausedbyfrictionmomentandairresistancecanbereducedgreatly．Firstly，themotionsequenceimagesofacooperationmarkeronthemeasuredobjectare

5、capturedwithbinocularvisualtheory．Thenthecoordinatesofthemarkermovementtrackarereconstructedwiththeprinciplesofthreedimensionmeasurement．Acurvefittingmethodconsideringtheeffectsoffrictionmomentandairresistanceispresentedforthecompoundpendulumtrackofthecooperationmarkerontheco

6、mplexshapedobject．Utilizingthismethod，thetrackofthecooperationmarkerinasingleplaneisacquiredandthemomentofinertiaofthemeasuredobjectisobtained．Windtunnelexperimentontheultrasonicflightvehiclemodelwithcomplexshapewasconducted．Experimentresultsshowthatthemeasurementprecisionofm

7、omentofinertiareaches1．1%，whichindicatesthattheproposedmethodcanachievehighefficientandconvenientmeasurementofmomentofinertia，satisfythemeasurementrequirementsofmomentofinertiaforflightvehicle．Keywords:momentofinertia;binocularvision;trajectoryfitting;compoundpendulum;highpre

8、cision［1-3］态的重要物理量。运动体的转动惯量将直接影响物1引言体的初始扰动、运动的稳定性和运动轨道特性等，因此高精度的转动惯量