自由曲面的快速坐标测量方法

自由曲面是一类复杂曲面,在模具型腔、工艺品表面、发动机叶片等领域广泛地应用。通常自由曲面采用一系列离散型值点表示,在型面测量中也是测量这些离散点型值点的坐标值,通过比较测量值与理论值的差别,判断加工曲面是否合格。在自由曲面的型面测量中,坐标测量机是一种广泛使用的测量设备。     

工件特征点三维坐标视觉测量方法综述

针对工件上特征点的三维坐标视觉测量方法进行了综述,其中包括结构光方法、激光自动聚焦法、双目视觉方法、三目视觉方法、单目视觉方法等.对每种方法的特点及其测量精度进行了详细的分析,并介绍了目前的发展及应用现状.     

基于计算机视觉的大型工件特征点三维坐标测量方法研究

大型工件特征点三维坐标测量具有其重要性和复杂性，近年来人们提出了各种相关的测量方法，其中计算机视觉方法以其独特的优点引起了广泛的兴趣。本文着重讨论计算机视觉方法在大型工件特征点坐标测量中的应用，提出了一种准确、快速、简单的测量方法     

大型自由曲面移动式三维视觉测量系统

本文介绍了一种移动式三维视觉测量系统，用于大型物体自由曲面的测量。传感器采用双目立体视觉方式，并结合编码结构光技术，使匹配过程简化。传感器移动到大型物体周围对各局部区域进行测量。采用一个平面靶标作为中介，建立了传感器位姿变换矩阵的优化目标函数，根据靶标上多个特征点求解出该矩阵，即拼接矩阵。传感器在各个位置所测三维数据通过拼接矩阵统一到全局坐标系下。视觉测量系统在2个位置对维纳斯石膏像进行了测量，并进行拼接。结果表明，该测量系统操作简单，适用范围广；x、y、z坐标拼接RMS误差分别为0．038mm、0．022mm和0．135mm。     

用于目标测距的单目视觉测量方法

为了克服对应点匹配和单个特征点提取误差对测量结果的影响,本文在基于图像处理的基础上,提出了一种基于特征点的单目视觉测距方法.首先利用小孔成像原理,得出成像点与目标点的映射关系,建立小孔成像模型.然后通过对目标图像的分析,得出目标物与目标图像的面积映射关系,建立视觉测量的直线测距模型;通过图像处理,提取目标图像的特征点,...     

基于坐标测量机的自由曲面误差评定方法

介绍插值ＥＢ样条方法在自由曲面误差评定方面的应用及其实现，包括自由曲面的插值ＥＢ样条模型，自由曲面误差评定的方法及实现，曲面拟合精度分析等。实验证明，该方法实用，有较高的计算精度。     

基于单目视觉的钢丝绳横向振动测量方法

钢丝绳的横向振动与提升系统的结构设计和动态特性关系复杂,钢丝绳的工况条件加大了其测量的难度。为抑制钢丝绳的横向振动和提高提升系统运行的平稳性和安全性,对钢丝绳横向振动的测量和研究是不可或缺的。提出一种基于单目视觉检测原理的钢丝绳横向振动测量方法,给出了图像采集系统的设计,图像处理流程以及系统软件编写流程,并利用C++Builder XE编程平台通过C++语言完成视觉处理算法设计。分析了影响测量精度的系统误差并给出了相应的解决方案。实验表明,提出的钢丝绳横向振动测量方法可以准确反映钢丝绳横向振动规律并对后续钢丝绳横向振动理论研究提供实验依据和数据支持。     

基于单目多幅灰度图像的三维曲面测量方法

基于单目多幅灰度图像的三维曲面测量方法,能以自然方式提取物体表面的形状信息,且易于实现系统间的信息集成,属于非接触性测量,具有应用前景。介绍了适合于曲面测量的改进光照模型,然后采用非线性最小二乘优化方法来确定光照参数,并给出针对该模型提出的基于单目多幅图像的曲面重构算法。试验结果表明,该测量方法有效可行,具有一定的实用价值。     

机器视觉曲面孔系坐标测量方法综述

针对机器视觉系统中曲面孔系坐标的测量,除用传统的三坐标测量机和万能工具显微镜进行测量外,本文还提出了一种光电检测的方法,并对这3种方法进行了分析和比较。     

基于单目视觉的轴类零件3D重构技术

在结构化环境下,提取轴类零件三维信息是实现机械手自动上下料的重要环节。首先采集放置于特定工作台上的轴类零件图像,其次利用超红特征和Otsu法获取超红特征灰度图并进行动态阈值分割,提取标准圆的像素半径,进而获取每毫米所代表的像素值;利用拟合直线方程可获取摄像机与工作台的距离,同时利用亮度特征,采用相同的方法获取轴类零件的像素尺寸,然后利用每毫米所代表的像素值计算轴类零件的实际尺寸,完成轴类零件的三维重构。该技术降低了软硬件的复杂性,可实现机械手智能抓取轴类零件,为数控机床无人化操作的可行性发展提供了理论基础。     

基于单经纬仪的视觉测量三维数据拼接方法

本文针对大型自由曲面三维视觉测量中的数据拼接问题，建立了经纬仪透视投影模型，提出了以平面靶标为中介坐标系，以经纬仪坐标系为全局坐标系的三维数据拼接方法。在大型自由曲面的若干测量子区域附近放置一个平面靶标，通过视觉传感器拍摄平面靶标上的特征点，求得视觉传感器坐标系到靶标坐标系的变换矩阵；通过经纬仪观测靶标上的特征点，求得靶标坐标系到经纬仪坐标系的变换矩阵。因此，可求得视觉传感器坐标系到经纬仪坐标系的变换矩阵。将视觉传感器所测得的各子区域的三维数据统一到了经纬仪坐标系下，即完成了大型自由曲面的全局测量。经实验验证，数据拼接的RMS误差小于0．487mm。     

远距离三维坐标测量中双目视觉系统结构参数的优化

针对双目视觉系统对远距离大视场复杂地形环境下目标点三维坐标的测量,研究了优化系统结构,提高双目视觉系统坐标测量精度的方法。分析了系统结构参数对测量精度的影响,通过在监测区域内设置靶标对系统进行标定。测量时,将获取的目标点图像信息代入测量模型进行解算,从而获得目标点的空间三维坐标。仿真分析了系统结构参数中调平传感器精度以及系统布局方式对三维坐标测量精度的影响,得出了其误差影响趋势。在此基础上,提出系统调平传感器精度为±0.1°的要求以及系统合理的布局方式,为构建双目视觉测量系统的布局提供参考。对直径200m的区域进行了监测,结果显示目标点的相对定位误差均小于0.33%,满足系统的精度指标要求,同时使得系统现场架设更加方便快捷,避免了盲目性。     

应用灭点标定的立体视觉自由曲面三维重建

为了实现对自由曲面的三维空间数据的测量与重建,建立了立体视觉自动测量系统,并对该系统的非线性标定及立体图的匹配方法进行了研究.基于灭点理论法进行了系统的非线性标定,采用投射光斑法增加自由曲面的图像特征;提出了一种基于方向和距离约束的分片排列编码方法,对投影光斑进行排列编码.分别在左右图像上根据彩色点的位置关系自动确定一个初始匹配点和4个匹配方向,然后对其余点按照分片排列法进行自动排列编码.对石膏像的面部进行了三维测量和重构实验,实验结果表明:像物尺度比为0.08 mm/pixel时,空间点三维坐标测量的均方差为0.05 mm, 可以达到亚像素级测量精度;基于方向和距离约束的分片排列编码法,可以准确地进行投影点的编码, 并能够快速、有效地实现彩色图像特征点的全自动匹配.     

基于双拟合优化的聚焦深度三维形貌测量方法

聚焦深度法广泛地应用于小尺寸零构件的三维形貌测量。 针对聚焦评价曲线多存在噪声导致三维形貌测量的精度下 降,且效率受图像序列数目和聚焦评价算法限制的难题,通过结合双拟合优化理论与聚焦单峰性评价指标提出了一种基于自适 应权重的聚焦极值搜寻方法,并进一步基于三次多项式二次插值算法和多级中值混合滤波优化深度信息。 实验结果表明,方法 对仿真图像数据的均方根误差(RMSE)较高斯拟合和多项式拟合分别降低了 19. 08% 、17. 32% , 对球栅阵列封装 (BGA) 图像 中受噪声干扰较大的区域仍具三维分辨能力,同时对钻削刀具进行了测量,提出的方法在 50% 的图像序列数目和图像分辨下 RMSE 仍降低了 77. 8% 、62. 6% ,有效减少了聚焦曲线噪声对测量结果影响的同时提升了三维测量的效率。     

基于单目视觉的激光光束方向标定研究

在由激光位移传感器组成的测量系统中,激光光束的方向是一个关键参数.方位角和俯仰角对于一条激光光束是最为重要的两个参数.本文中提出一种基于单目视觉的激光光束方向测量方法.首先,将CCD相机放置于基础平面上方,保持相机光轴与基础平面接近于垂直状态,并利用误差为10μm的圆孔型标定板建立单目定位模型.然后将激光光束发生装置放置在基础平面上并保持位置固定,同时在基础平面上放置特制靶块,使激光光束可以投射到靶块斜面上并形成一个激光光斑.在基础平面上方放置的CCD相机可以清晰的采集到激光光斑、靶块斜面的图像,应用相关算法提取出光斑质心的二维图像坐标.沿激光光束方向以相等间距移动靶块,通过CCD相机采集每移动一次靶块在当前位置下的光斑、靶块图像.利用相关的转换公式,结合靶块本身固有参数,将光斑质心图像二维坐标转换为基础平面下的空间三维坐标.由于靶块的移动,会得到靶块不同位置下激光光斑质心的三维坐标,将这些三维坐标拟合成空间直线表征待测激光光束.拟合直线得俯仰角即为待测激光光束的俯仰角.实验中,应用高精度仪器对靶块参数进行测定,并使用高精度标定板标定相机内外参数建立相应的定位模型.测量精度主要通过单目视觉定位精度、光斑重心提取精度来保证.结果显示,待测光束的俯角最大误差达到0.02°,光束间夹角的最大误差为0.04°.     

Stereo vision for 3D measurement: accuracy analysis, calibration and industrial applications

This paper evaluates the accuracy of different camera calibration and measurement methods used in 3D stereo vision with CCD cameras. These methods are evaluated by means of several precision tests, determining their error limits under specified conditions of operation. To check the precision of such systems, a CMM and some calibration objects, such as grids, plates, spheres, etc. are used. Two practical applications are described: a cost-effective system for the measurement of free-form surfaces, able to generate CAD models and measuring programs for CMMs. The system aims to reduce some difficulties associated with stereo vision and to speed up the traditional digitizing process. The other application involves car frame measurement. A new automatic measuring system has been developed, allowing contactless car frame measurement through two rotating CCD cameras.     

基于三维模型的空间目标视觉位姿测量

传统空间合作目标视觉测量技术的适用范围受合作标志安装情况的限制。以边缘轮廓为合作特征,通过三维结构模型建立合作关系,提出一种适用范围更广的空间合作目标视觉位姿测量方法。方法生成不同观察方位的二维目标特征模板与测量图像进行搜索匹配,采用轮廓方向特征对匹配度进行评价,从最优匹配结果中解算目标位姿参数。采用离线预处理策略和两阶段图像金字塔搜索优化方法对处理过程进行加速。通过数字仿真试验和半实物仿真试验对方法的准确性和稳定性进行了验证,垂直光轴方向位置测量绝对误差优于2 mm,沿光轴方向位置测量相对误差优于0. 7%,姿态测量绝对误差优于0. 2°,单次位姿测量用时小于0. 5 s,能够满足空间目标导航需求。     

激光位移传感器在自由曲面测量中的应用

以点激光位移传感器(HL-C211BE)为对象,研究它在自由曲面测量中的应用。针对激光位移传感器因测点倾角代入的测量误差,提出了一个可以量化的倾角误差模型。基于直射式点激光三角法原理,分析了激光光路的几何关系,从会聚光斑光能质心发生的偏移推导出倾角误差模型。随后,用高精度激光干涉仪和正弦规对激光位移传感器进行校对实验,并用误差模型对测量结果进行补偿。结果显示,补偿后激光位移传感器的测量精度得到明显提高。对一非球面凸透镜进行了实验测量,得到了自由曲面测点倾角的计算方法,并用倾角误差模型修正了测量数据。实验结果表明,量化的倾角误差模型可以将激光位移传感器的测量误差控制到小于10μm,满足激光位移传感器在自由曲面测量中应用的要求。