六自由度平台可实现空间六自由度运动模拟，六自由度平台运动模拟系统是对舰船、飞机、宇航和车载设备等不同状态时的行动进行模拟，是对这些运行状态可靠性进行研究的重要模拟试验装置。

传统的接触式位姿测量方法中，具有事先确定计算点的数量和位置的局限性。三维数字图像相关法（3D-DIC技术），可获得被测物不同时刻的全场坐标信息，根据提取的相应计算点坐标，结合空间向量求解空间目标的位姿参数，记录实验体在该三维空间中的“位置、运动轨迹、速度、角度、加速度、角加速度”等运动轨迹指标。

XTDIC-STROBE系列动态三维位移轨迹测量

新拓三维XTDIC--STROBE三维动态测量系统结合数字图像相关技术（DIC）与双目立体视觉技术，采用三台高速工业相机追踪物体表面的散斑图像，实现运动变形过程中物体表面的图像关键标记的动态测量，针对不同幅面的测量范围，可以快速、方便地实现系统的高精度标定。DIC系统集成了轨迹测量分析模块，通过检测靶标点空间位置数据，得到被测物位置及角度等数据信息。

实验背景

在海洋科研中，很多科研实验都需要测量数据支撑，例如模拟海上颠簸状态，研究相应设备等实验体的运动学指标和稳定性等。

采用新拓三维XTDIC--STROBE三维动态测量系统，通过高速工业相机采集记录实验体在该三维空间中的位置姿态、运动轨迹等运动学指标，DIC软件对实验体的运动姿态进行分析，由此获得在三维空间中的真实六自由度数据。

获取这些数据有何实际意义？

以海洋船模研究为例，在六自由度测量建立的三维空间中，通过对实验船模的运动学指标进行数据分析，找出船模运动控制性能缺点并进行改造，逐渐提升航行过程中的稳定性、平滑性等性能，为实际航海科研提供数据参考，解决相关领域中的运动学控制技术难题。

船舶六自由度图示

实验内容

实验目的：采用六自由度运动平台，模拟还原海上颠簸状态，研究航海设备稳定性。

实验设备：六自由度仿真实验平台，模拟海浪颠簸状态；新拓三维XTDIC--STROBE三维动态测量系统，测量六自由度运动姿态。

实验过程

对新拓三维XTDIC--STROBE三维动态测量系统工业相机内、外参数标定校正，通过调整相机的视野范围及相机与实验试样之间的距离，使两台相机的视野范围基本上一致，调整镜头的焦点，使相机成像尽量清晰，根据拍摄视野和景深，同时保证两台相机能够识别充足有效的标记点。

将校正板放在试样摆放位置进行拍摄，用XTDIC软件对标定图像进行校准计算，DIC软件将显示每一张标定图像的评估分，DIC系统校正得分不大于0.05的要求即可完成标定。

采用新拓三维XTDIC--STROBE三维动态测量系统对实验体进行六自由度测量时，需要在该实验体的测量区域贴上特制的编码点，通过追踪实验试件上的编码点，DIC软件计算出实验体在该空间中的运动学六自由度参数。

图像采集分为静态拍摄阶段和动态拍摄阶段。六自由度仿真实验平台运作之前，被测物处于静止状态，手动触发DIC搭配的高速相机同步采集一组图像，并将所得结果作为参考图像，以给出每个图像子区中心在变形前的位移原点。

实验开始时，新拓三维XTDIC--STROBE三维动态测量系统工业相机分别采集图像，并将图像传输到计算机内，利用DIC软件进行计算，可以得到六自由度实验过程中被测件的位移、运动轨迹、速度、加速度、运动角度等测试数据结果。

数据分析

利用DIC软件对两台相机采集到的图像进行分析处理，并采用数字图像相关算法进行计算，得到被测物表面关键点位移数据。

利用DIC软件在被测物表面的设置4个单点（P1、P2、P3、P4），并得到这4个单点在六个自由度沿Y轴方向的位移曲线。

XTDIC系统基于数字图像相关法（DIC）和三维运动轨迹测量分析模块，适用于分析平移和旋转运动（6DoF，6自由度）的位移轨迹测量。如下是基于全场形貌和基于点的运动角度测量分析，准确测量绕轴旋转物体的位移转角。

通过六自由度实验平台六根伺服电动缸的伸缩运动，控制上平台在空间六个自由度（X、Y、Z、α、β、γ）运动，从而模拟出各种空间运动姿态，用于对各种科研实验进行运动学指标的采集分析。

对被测物运动六自由度姿态测量，采用传统的惯性传感器获取数据，往往无法将测量精度控制在理想范围内。

新拓三维XTDIC-STROBE三维动态测量系统，通过获取被测物不同时刻的三维空间坐标信息，3D-DIC软件分析三维动态位移轨迹，可在较小的误差范围内实现对空间目标多个位姿参数的测量，为实际科研六自由度运动学指标测试提供数据参考。