为了适应生产线上不同摆放姿态下工件的视觉识别, 实现基于视觉的机器人工件定位及抓取, 构建了六自由度工件姿态变换模拟实验平台运动学模型及视觉系统模型, 通过坐标变换实现工件姿态参量的测量。建立了六自由度姿态变换实验平台坐标系, 通过3个滑动副、3个转动副, 构建了基于Denavit-Hartenberg（D-H）方法的六自由度姿态变换实验平台运动学模型, 并得到了D-H参量表、各个关节的变换矩阵及实验平台基座到末端的总变换矩阵。基于小孔成像原理, 构建了姿态变换实验平台视觉系统的内、外参量模型, 获得了工件表面点与图像点间的内参量关系矩阵及工件坐标系与相机坐标间的外关系矩阵。由激光环形光条图像, 得到工件表面在摄像机坐标系中的法向量, 并通过坐标系间的变换得到工件表面在世界坐标系中的法向量, 进而推算出工件的姿态参量。结果表明, 姿态参量的横滚角θ平均误差为0.373°, 俯仰角φ平均误差为0.253°, 偏转角ξ平均误差为0.673°。被测工件的姿态测量值与真实值基本吻合, 满足不同姿态下的工件视觉测量要求。

设计了一种基于视觉的激光电子经纬仪跟踪引导系统来提高电子经纬仪工作效率，实现其在大空间范围内目标点的动态测量。介绍了跟踪引导系统结构组成并分析了外置扫描设备以及激光电子经纬仪的运动特性。建立扫描设备运动学模型，说明了利用空间坐标转换关系，通过光轴搜索法实现了经纬仪激光点自动引导的策略。然后，给出了镜头的变焦控制方法。最后，提出了基于扩展Kalman滤波估值的运动目标动态跟踪方法，将动态目标物与经纬仪激光点同时定位于摄像机视场中心区域。实验结果表明，所提方法能够正确预测估计运动目标状态，经纬仪激光点引导精度最终可达0.08 (°)/m。该系统结合了激光跟踪动态测量以及电子经纬仪不受测量目标类型限制的优势，实现了基于激光电子经纬仪的传统空间角度交汇方法在动态精密测量领域的应用。