[实用新型]月球车双目视觉导航与避障系统标定设备

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及航天设备，特别是一种月球车双目视觉导航与避障系统标定设备。

二、背景技术

月球车导航相机与避障相机是通过视觉计算获得车体周围区域三维地形信息为月面巡视探测器导航服务的立体视觉相机，依据立体视觉原理对左右图像进行信息处理完成月面三维场景恢复以实现导航，是月球巡视探测器导航控制分系统的重要组成部分，根据相机需要，需配备一套导航相机与避障相机三维立体标定系统以完成月面巡视器外场实验以及整车测试是对相机进行检校与综合标定。但由于设备结构上的问题，现有标定设备结构复杂，标定烦琐，不易操作，工作效率低，因此标定设备的改进与创新是亟待解决的问题。

三、实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本实用新型之目的就是提供一种月球车双目视觉导航与避障系统标定设备，可有效解决快速而方便、效率高的对月球车双目视觉导航与避障系统的标定问题，其解决的技术方案是，包括标定框架、基准尺和调节支架，基准尺由标定框架上、下部的长度基准尺和坐标基准尺组成，标定框架装在调节支架上，标定框架为三维立体框架，三维立体框架上、下间均匀装有弧形的条状肋筋，构成半圆形的球冠状，坐标基准尺置于条状肋筋下部上，条状肋筋上有用于测量的人工圆形标志和编码标志，标定框架上部有靶标，调节支架装在支座上，本实用新型结构简单，新颖独特，安装使用方便，易操作，标定精度高，工作效率高，是月球车双目视觉导航与避障系统标定设备上的创新。

四、附图说明

图1为本实用新型的三维立体框架和调节支架部分结构主视图。

图2为本实用新型的标定框架及支座装配立体结构图。

图3为本实用新型的调节支架与支座安装结构图。

五、具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

由图1-3所示，本实用新型包括标定框架、基准尺和调节支架，基准尺由标定框架3上、下部的长度基准尺1、6和坐标基准尺8组成，标定框架3装在调节支架7上，标定框架为三维立体框架，三维立体框架上、下间均匀装有弧形的条状肋筋9，构成半圆形的球冠状，坐标基准尺8置于条状肋筋9下部上，条状肋筋上有用于测量的人工圆形标志4和编码标志5，标定框架上部有靶标2，调节支架7装在支座10上。

为了保证使用效果，所说的调节支架7是由L型支撑7a和U型支撑7b经U型支撑中部上的垂直旋转轴11装配在一起构成，U型支撑7b两端上有水平旋转轴12，标定框架3上、下部装在水平转轴12上；所说的人工圆形标志4由回光反射膜制成的回光反射人工圆形标志，回光反射膜一面由直径大约50um的玻璃微珠或微晶立方角体组成，每个微珠具有猫眼或反射棱镜功能，将反射光由入射光的方向反射回去，在特定位置光源〔如环形闪光灯〕的照射下，回光反射标志通过低强度曝光就可以产生高对比度的图像，这种标志的效率是同等光照条件下普通白色标志效率的100～1000倍以上，布设有回光反射标志的目标的像片，通过低强度曝光就可以产生高对比度标志图像。这种图像在高精度标志图像测量中可以对它们进行快速、准确而可靠的定位。在这类像片上，标定场自身影像“消隐”，回光反射标志的构像却特别清晰而突出，形成了一个背景暗淡、仅有一群一般呈圆形或椭圆形的亮点，回光反射标志可产生“准二值影像”；回光反射标志对光的反射能力取决于两个角度，即光线入射角度与光源偏差角(或观测角)。光线入射角是指闪光灯光源轴线与回光反射材料所在的平面法线的夹角；而光源偏差角是指闪光灯轴线与相机光轴的夹角。光源偏差角越小，回光反射材料的反射能力越强。为了减小光源偏差角，选用通常用于微距摄影的环形闪光灯套装在摄影镜头前面，从而保证了闪光灯光轴与摄影光轴同轴，即光源偏差角几乎为零；使用回光反射标志时，闪光灯的入射角不能太大，也就是摄影主光轴与回光反射标志平面法线的夹角有角度限制，如果超过一定角度，标志得成像效果非常差。根据实验结果，最大角度不要超过60度。

所说的标定框架要根据标定时摄影距离与相机的成像模型以及导航相机和避障相机的视场范围进行设计，拍摄时标定框架应该布满像平面。对HAZ相机，标定时需要达到0.8视场角(120°×120°)，在空间成像范围较大。因此，标定框架尺寸的设计应该以满足广角镜头相机(HAZ)为标准。三维立体标定架长度≤1.2m，所以该弧形的标定框架的弧弦长为1.2m，因为避障相机0.8视场的视场角为120°，根据r＝L/2sin(w)，r为设计标定框架圆柱的半径，L为标定框架的长度。对2ω＝120°，当L＝1.2m时，r＝0.7m，为保证标定精度及标定架变形量，标定框架设计为长1.2m、高1.2m、宽0.5m；