六自由度无接触运动测量系统

一、产品简介：

传统海洋工业科研对于船模等实验体的运动学指标采集分析，采用惯性传感器或视频录取，后期计算，存在误差大，无法建立实验场地三维空间，获取真实六自由度数据。本套水池模型六自由度测试分析系统采用国际光学定位运动捕捉技术，数据精度在毫米级别，可以建立三维空间，获取实验体的速度、角度、加速度等六自由度数据。

    当水池模型六自由度测试分析系统定义好三维空间，船体模型在测试范围内进行任何动作，都可以被动作捕捉镜头记录下来，进而计算出模型在空间范围内的位置、运动轨迹、速度、角度、加速度、角度加速度等所有运动学指标。应用该系统测试并获取实验物体在三维空间中的六自由度数据，可以针对性对实验物体如船模进行改造设计，提升航行过程中稳定性、平滑性等性能。当积累大量模型实验数据后，可以进行综合分析比较，提炼出不同设计的优缺点，进而为航海科研提供数据支撑，解决相关领域运动学控制技术难题。

二、系统特点：

六自由度无接触运动测量系统由多个运动捕捉镜头和采集分析软件等组成，运动捕捉镜头通过对被测物体上上特定标志点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。从理论上说，对于空间中的一个点，只要它能同时为多个镜头所见，则根据同一时刻多个镜头所拍摄的图像和相机参数，可以确定这一时刻该点在空间中的位置。典型的光学式运动捕捉系统通常使用 8 个以上相机环绕场地排列，这些相机的视野重叠区域就是受试物体的动作范围。为了便于处理，通常要求受物体关键部位贴上一些特制的标志球，称为 "Marker" ，这些Marker具有反光或主动发光功能，红外摄像机发出不可见红外光照射到marker上，marker会将红外光反射，摄像机再次捕捉到，这样就记录到marker点的准确空间位置，视觉系统将识别和处理这些标志，系统定标后，相机连续拍摄受测物体的动作，并将图像序列保存下来，然后再进行分析和处理，识别其中的标志点，当运动捕捉镜头以足够高的速率连续拍摄时，数据采集分析软件从图像序列中就可以得到该点的运动轨迹和六自由度数据。

动作捕捉镜头连接采用串联方式，不需要转接器，便于实验室系统布置，适用于工业水池大实验空间。

运动捕捉镜头具有主动滤波功能，抗干扰性强，可以在水面反光等严苛环境下使用。镜头高达2600万像素，可以精确采集大水池远距离模型的六自由度运动学数据。

水池模型六自由度测试分析系统采用中英文版专业运动采集分析软件，实现摄像机控制、校准、图像采集、运动轨迹分析等多种功能。运动采集软件安装和使用不需要软件狗，允许安装电脑数量不少于100台，利于高校实验室师生多团队多人员操作使用。

系统可以结合实验水池的情况，设计不同数量的运动捕捉镜头组成的水池模型六自由度测试分析系统，镜头可安装于航车，实现拖曳水池实验模型的航行数据采集；也可以安装于工业水池四周，采集大水池核心区域（12米×12米）实验模型的六自由度数据。并保留后期增加运动捕捉镜头，升级成全水域空间模型测试的能力。

目前推出的动作捕捉镜头为2600万像素，镜头的可视角度达到77°，最远可是距离达到35米。目前国际上处于的水平，比其他同类产品的1600像素足足高出1000万像素，比同类产品55度高出22°的可视角度。由于像素精度，可是角度足够大，在水池较大的环境下可保证其精度和在高速运动下的稳定性。