六自由度無接觸運動測量系統(tǒng)

一、產(chǎn)品簡介：

傳統(tǒng)海洋工業(yè)科研對于船模等實驗體的運動學指標采集分析，采用慣性傳感器或視頻錄取，后期計算，存在誤差大，無法建立實驗場地三維空間，獲取真實六自由度數(shù)據(jù)。本套水池模型六自由度測試分析系統(tǒng)采用光學定位運動捕捉技術(shù)，數(shù)據(jù)精度在毫米級別，可以建立三維空間，獲取實驗體的速度、角度、加速度等六自由度數(shù)據(jù)。

    當水池模型六自由度測試分析系統(tǒng)定義好三維空間，船體模型在測試范圍內(nèi)進行任何動作，都可以被動作捕捉鏡頭記錄下來，進而計算出模型在空間范圍內(nèi)的位置、運動軌跡、速度、角度、加速度、角度加速度等所有運動學指標。應用該系統(tǒng)測試并獲取實驗物體在三維空間中的六自由度數(shù)據(jù)，可以針對性對實驗物體如船模進行改造設計，提升航行過程中穩(wěn)定性、平滑性等性能。當積累大量模型實驗數(shù)據(jù)后，可以進行綜合分析比較，提煉出不同設計的優(yōu)缺點，進而為航?？蒲刑峁?shù)據(jù)支撐，解決相關領域運動學控制技術(shù)難題。

二、系統(tǒng)特點：

六自由度無接觸運動測量系統(tǒng)由多個運動捕捉鏡頭和采集分析軟件等組成，運動捕捉鏡頭通過對被測物體上上特定標志點的監(jiān)視和跟蹤來完成運動捕捉的任務。從理論上說，對于空間中的一個點，只要它能同時為多個鏡頭所見，則根據(jù)同一時刻多個鏡頭所拍攝的圖像和相機參數(shù)，可以確定這一時刻該點在空間中的位置。典型的光學式運動捕捉系統(tǒng)通常使用 8 個以上相機環(huán)繞場地排列，這些相機的視野重疊區(qū)域就是受試物體的動作范圍。為了便于處理，通常要求受物體關鍵部位貼上一些特制的標志球，稱為 "Marker" ，這些Marker具有反光或主動發(fā)光功能，紅外攝像機發(fā)出不可見紅外光照射到marker上，marker會將紅外光反射，攝像機再次捕捉到，這樣就記錄到marker點的準確空間位置，視覺系統(tǒng)將識別和處理這些標志，系統(tǒng)定標后，相機連續(xù)拍攝受測物體的動作，并將圖像序列保存下來，然后再進行分析和處理，識別其中的標志點，當運動捕捉鏡頭以足夠高的速率連續(xù)拍攝時，數(shù)據(jù)采集分析軟件從圖像序列中就可以得到該點的運動軌跡和六自由度數(shù)據(jù)。

動作捕捉鏡頭連接采用串聯(lián)方式，不需要轉(zhuǎn)接器，便于實驗室系統(tǒng)布置，適用于工業(yè)水池大實驗空間。

運動捕捉鏡頭具有主動濾波功能，抗干擾性強，可以在水面反光等嚴苛環(huán)境下使用。鏡頭高達2600萬像素，可以精確采集大水池遠距離模型的六自由度運動學數(shù)據(jù)。

水池模型六自由度測試分析系統(tǒng)采用中英文版專業(yè)運動采集分析軟件，實現(xiàn)攝像機控制、校準、圖像采集、運動軌跡分析等多種功能。運動采集軟件安裝和使用不需要軟件狗，允許安裝電腦數(shù)量不少于100臺，利于高校實驗室?guī)熒鄨F隊多人員操作使用。

系統(tǒng)可以結(jié)合實驗水池的情況，設計不同數(shù)量的運動捕捉鏡頭組成的水池模型六自由度測試分析系統(tǒng)，鏡頭可安裝于航車，實現(xiàn)拖曳水池實驗模型的航行數(shù)據(jù)采集；也可以安裝于工業(yè)水池四周，采集大水池核心區(qū)域（12米×12米）實驗模型的六自由度數(shù)據(jù)。并保留后期增加運動捕捉鏡頭，升級成全水域空間模型測試的能力。

目前推出的動作捕捉鏡頭為2600萬像素，鏡頭的可視角度達到77°，最遠可是距離達到35米。目前上處的水平，比其他同類產(chǎn)品的1600像素足足高出1000萬像素，比同類產(chǎn)品55度高出22°的可視角度。由于像素精度*，可是角度足夠大，在水池較大的環(huán)境下可保證其精度和在高速運動下的穩(wěn)定性。