工业相机摄影测量图像补偿方法研究

近景动态摄影测量中应用工业相机拍摄图像时,由于多种复杂因素会产生图像边缘灰度衰减的现象,影响目标点识别和像点中心提取精度。通过研究一种针对广角全画幅工业相机的图像灰度补偿方法,以余弦辐射体作为辐射模型,将图像质量劣化因素分为离轴辐射灰度衰减和未知因素灰度衰减并分别补偿。以扩展的误差函数对未知因素灰度衰减模型进行近似,并通过数值方法求解模型参数,得到同图像灰度分布无关的补偿系数矩阵,该方法成功补偿了工业相机的灰度衰减。试验表明,在3.2m×2.5m平面测量环境中,采用AVT GE4900工业相机装配Nikon35毫米定焦镜头进行摄影测量,经补偿后目标点的空间坐标的标准误差、平均误差和最大误差均有近1个数量级的降低,基本满足了该算法对于摄影测量系统精度的改善要求。     

灰色关联分析方法在双目视觉测量系统误差分析中的应用

针对双目视觉测量系统存在误差因素繁多、分析困难等问题,提出了一种基于灰色关联技术的误差分析方法。考虑视觉系统的灰色属性,将灰色系统理论及其相关技术运用于视觉测量系统的误差分析。以镜头畸变、质心定位误差及双目视觉系统内、外参数等9项因素或参数为自变量,通过基于单项因素变化的实验,获取了误差分析的数据样本;采用灰色数据处理方法及灰色关联分析技术,从无明显规律的数据样本中明确了视觉系统各项误差因素对最终测量精度的影响。分析结果证明了灰色理论用于定量分析视觉系统误差的正确性和有效性;在灰色理论意义下,镜头径向畸变、切向畸变、摄像机夹角及特征点质心定位误差4项因素对测量精度的关联度均大于等于0.859,高于其余误差因素。     

单目三点位置测量精度分析

通过理论推导,对影响三点单目视觉位置姿态测量系统的6个因素(标志器与相机的相对距离,标志器尺寸,相机量化误差,相机内参数标定误差,特征点的中心提取精度,姿态解算算法精度)以及这些因素对系统精度的影响程度进行了分析,然后通过数值仿真和成像试验验证了理论推导的正确性。实验结果表明,对测量精度影响最大的因素是测量距离,像平面方向的测量误差与靶标和相机的相对距离成正比,光轴方向的测量误差与相对距离的平方成正比;图像中提取的特征点的位置误差是测量系统误差的主要来源,位置误差包括特征点提取误差和由于镜头畸变等引起的特征点成像位置偏移;长焦距和小像元有助于减小相机的量化误差;焦距的标定误差和靶标尺寸主要影响光轴方向的距离测量精度,对其余两个方向的精度影响不大;测量系统的解算算法不是引入误差的主要因素。     

天顶摄影仪轴系误差对垂线偏差测量精度的影响及其修正方法

由于机械加工精度和常平架的调平精度有限,天顶摄影仪的视轴、垂直旋转轴与铅垂线总是存在不一致,导致测量精度与理论精度存在很大的偏差.为了提高垂线偏差测量系统的精度,根据天顶摄影仪的测量原理,定性、定量地分析了各种轴系误差对垂线偏差测量精度的影响,提出了相应的修正方案,推出了修正公式和修正后的误差公式,同时还分析了由于轴系不一致引起的恒星影像偏差及其影响.最后,考虑实际的工艺水平,确定了系统的各种参数,通过仿真、模拟计算得出修正后的系统测量误差为0.4285″.     

基于立体视觉的旋翼共锥度动态测量系统精度分析

为了提高基于立体视觉的直升机旋翼共锥度动态测量系统的精度和可操作性,全面分析了其测量误差。首先,介绍了测量系统模型及误差来源;其次,分析了双目立体视觉静态三维测量的误差;再次,针对旋翼共锥度的多目标动态测量特点,分析了系统安装误差对共锥度解算精度的影响;最后,利用原理样机进行了6 058次静态测量重复实验,通过统计分析可知静态测量误差小于1.4 mm。对动态测量误差进行了仿真实验分析,给出了各参数对精度影响的量化结果,为实际共锥度测量的误差控制提供了理论依据。在标记点安装精度小于10 mm的情况下,动态测量误差小于3.5 mm,合成产生的总测量误差小于4.9 mm,能满足旋翼共锥度动态测量精度要求。     

大管径超声波测流误差的影响因素及修正分析

流量测量是影响水轮机效率测试精度最主要的因素。大管径流量测量的方法主要采用超声波法,然而,其测量精度及误差构成尚无有效的校验方法。结合时差法超声波流量计的测流原理,推导得到流量综合误差,建立测流误差描述模型。提出一种基于流量测量理想系统来进行误差分析的量化方法,为超声波测流系统的误差分析与控制提供一种新的途径。通过测流理想系统对超声波测流精度的影响因素进行仿真研究,分析了各项参数测量误差对系统综合误差的影响,针对影响较大的主导因素提出了相关修正方法,并对系统综合误差的控制进行了分析。最后搭建实验系统进行研究,实验结果初步验证了该方法的有效性。     

均匀设计与灰色理论应用于视觉系统误差分析

针对测量过程中误差因素繁多、分析困难等问题,提出了一种基于均匀设计与灰色关联技术的双目视觉测量系统误差分析方法.以镜头畸变、质心定位误差及双目视觉系统内、外参数等9项因素或参数为自变量,采用均匀设计方法,安排实验,获取误差分析的数据样本;采用灰色数据处理方法及灰色关联分析技术,从无明显规律的数据样本中明确了视觉系统各项误差因素对最终测量精度的影响.分析结果证明了均匀设计与灰色理论用于定量分析视觉系统误差的正确性和有效性;在灰色意义下,镜头径向畸变、切向畸变、摄像机夹角及特征点质心定位误差4项因素对测量精度的关联度均≥0.859,高于其余误差因素.     

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。     

球坐标测量系统几何误差辨识及补偿方法

几何误差是影响球坐标测量系统精度的重要因素,误差补偿技术是提高其测量精度的有效方法。本文针对球坐标测量系统几何误差辨识及补偿问题,提出一种基于高精度球面靶标标定的误差辨识方法。首先,基于Denavit-Hartenberg方法建立球坐标测量系统误差模型;其次,分析基于高精度球面靶标标定的误差辨识原理;最后,运用该标定方法进行几何误差辨识仿真试验,并具体分析影响误差辨识精度的因素。仿真结果表明,基于高精度球面靶标的标定方法可以辨识出7项几何误差,经过误差辨识和补偿能够提高球坐标测量系统的球面面形测量精度。     

双光子聚合加工系统的误差建模及辨识

双光子聚合加工技术可实现大面积超材料快速结构化加工,双光子聚合加工系统中存在的误差是影响加工精度的重要因素之一。系统误差的来源以及系统误差的辨识分析是实现误差补偿,提高加工精度的重要前提。为了研究加工系统的各个组成部分的误差项及系统误差的主要来源,对系统误差进行辨识分析,从而建立双光子聚合加工系统的误差模型,并搭建实验测量系统,对微动台的几何误差进行测量,包括定位误差与直线度误差,然后采用改进九线辨识法对其它几何参数进行辨识,得到了加工系统的各项几何误差参数。对加工系统的误差项及其主要来源分析,可知系统的几何误差对加工精度的影响最大,同时对其误差参数进行辨识,对提高加工精度有重要意义。     

三维曲面工件的测量技术分析

结合测量实例介绍了双电子经纬仪测量系统、数字摄影测量系统,并对两种测量系统测量三维曲面工件所产生误差的原因进行了分析和比对。得出结论:数字摄影测量系统是一种不易受到外界因素影响、测量结果更为精准的三维测量技术。     

影响数字摄影测量系统精度因素的分析

对影响数字摄影测量系统精度的因素进行了分析,并提出了提高测量精度的方法.系统测量实验的结果证明了所提出方法的可行性和有效性.     

精密行星滚柱丝杠副行程误差影响因素试验研究

行程误差是评价行星滚柱丝杠副精度的重要参数,但关于行程误差影响因素及建模的研究较少。因此,首先对行星滚柱丝杠副行程误差影响因素进行分析,包括加工误差、安装误差及变形误差;然后,基于各项误差转换建立行程误差模型并对各项误差进行测量;最后,使用行程误差试验台测量了4根行星滚柱丝杠副的丝杠行程误差和6种不同负载工况下的丝杠副行程误差。试验结果表明,加工工艺水平和安装精度对行程误差指标的影响较大,丝杠副行程误差随负载的增加而增加,表明负载增加产生的变形误差对行程误差的影响较大,丝杠行程误差试验值与模型计算值的相对误差为1.62%～4.37%,丝杠副的相对误差为1.81%～6.53%,验证了模型的有效性,可为进给系统传动精度的分析提供参考。     

基于视觉的折射误差校正在位移测量中的研究

非常温环境中,保温装置的光学玻璃给摄影测量引入了玻璃折射误差。为了解决折射误差对位移测量精度影响,通过折射光路分析得到偏移误差模型,并结合曲面拟合法提出校正方法。实验表明,折射误差只与玻璃参数(折射率和厚度)和拍摄距离有关,且校正后的测量方法可以有效地改善玻璃折射影响,提高位移测量精度。     

超精密机床激光干涉测量系统误差分析及补偿

详细分析了超精密机床加工中,激光测量系统误差组成及其产生机理,给出了有效的修正和补偿手段.影响激光测量系统精度和重复精度的主要误差因素可分为3类：内部误差、环境误差和安装误差.通过实例分析精密机床四轴激光测量系统,设计出了四轴激光测量光路,实现超精密工作台的X、Y、Rz三自由度位置反馈,给出了影响测量精度的误差因素以及对系统精度的影响大小.     

经济型大尺寸激光自动坐标测量系统

利用手持式激光测距仪和二轴转台,设计了一种经济型大尺寸激光三维自动测量系统,用于船舶等大型工件的现场测量.介绍了系统的测量原理和主要组成部分,系统无需合作目标,在计算机的控制下自动对目标进行测量来获得相对系统的三维坐标数据.分析了系统的主要误差对测量结果的影响,完成了主要误差的提取实验.最后,利用激光跟踪仪对系统测试水平两点间的距离的测量精度进行了评定,并对船分段模型进行了测量实验.实验表明,该系统对水平放置物体的两点间距离的测量精度达到了1.73 mm,对船分段模型的平行平面之间的距离测量精度达到了1.5 mm.由于系统构成简单,硬件成本较低,测量精度较高,测量速度大约为1 point/s,非常适用于船分段的测量.     

基于EFAST方法的三坐标数控机床几何精度灵敏度分析

机床几何误差是影响机床加工精度的主要因素之一,本文针对机床几何误差建模、几何精度灵敏度分析、筛选关键几何误差等问题进行研究。结合多体系统理论和齐次坐标变换建立三坐标数控机床的几何误差模型,求解机床空间位置误差表达式。使用雷尼绍XL-80激光干涉仪对三坐标数控机床进行几何误差测量试验,将测量结果导入九线法误差辨识模型,辨识三坐标数控机床的21项几何误差。应用Simlab软件中的拓展傅里叶幅值灵敏度检验方法(EFAST)对三坐标数控机床的几何误差进行灵敏度分析,并筛选出影响三坐标数控机床加工精度的关键几何误差。此外,以关键几何误差为基础,建立三坐标数控机床的简化几何误差模型,与三坐标数控机床的几何误差模型进行对比分析。结果表明,该方法可合理经济地提高三坐标数控机床加工精度及几何误差补偿。     

数控机床进给系统误差综合补偿

数控机床进给系统的几何误差和热误差是影响零件加工精度的主要因素,为了有效地改善加工精度,提出了一种几何误差和热误差综合预测模型。通过分析进给系统的热误差曲线特征,对机床的几何误差及热误差进行分离。采用最小二乘法对几何误差进行一元四次拟合得到几何误差模型;利用模糊聚类和相关分析对温度测点进行优化,建立热误差模型;将上述几何及热误差模型线性叠加形成综合模型。在一台数控车床上,对机床初始运行、升温及热平衡三个典型阶段进行实验验证,结果表明:进给系统误差综合补偿模型具有良好的鲁棒性,能较大幅度地改善机床的加工精度。     

砂轮磨损量及钝化程度的在线监测系统的误差分析

介绍了一种结合误差分离技术和差压技术对砂轮的工作表面进行在线监测的系统。分析了影响系统测量精度的主要误差因素,如磨削液质量、系统采样点数、非线性误差等。给出了减小误差的措施以达到提高系统测量精度的目的。     

图像测量系统中的误差分析及提高测量精度的途径

为了进一步提高图像测量系统的测量精度,必需考虑影响测量精度的诸多因素,如:照明视场噪声、热电子噪声、CCD性能、镜头畸变、量化误差、帧存与CCD不同步、温度、振动、视频馈线等的影响。本文将分析这些误差对图像测量系统测量精度的影响,并给出消除或减小误差的有效方法,从而提高测量精度