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提高工业视觉测量系统精度的途径..docx
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工件三维曲面或三维轮廓测量技术广泛应用于工业、科研、国防等领域。汽车车身、飞机机身、轮船
船体、汽轮机叶片等加工制造中的在线检测,特别是大型工件的曲面检测一直是生产中的关键技术难题。
该类工件在车间条件下一般采用靠模法测量,但可测截面少,测量精度低;在计量室条件下采用三坐标测
量机测量虽然精度较高,但数据采集速度慢,测量成本高,且难于实现在线测量。鉴于接触式测量方法的
局限性,激光三角法、莫尔投影法、工业视觉测量法等多种非接触测量方法日益受到重视,其应用也渐趋
广泛。
工业视觉测量技术(或称数字近场摄影测量技术)是一种立体视觉测量技术 ,其测量系统结构简单,
[1]
便于移动,数据采集快速、便捷,操作方便,测量成本较低,且具有在线、实时三维测量的潜力,尤其适
合于三维空间点位、尺寸或大型工件轮廓的检测。
利用 CCD 摄像机可以获得三维物体的二维图像,即可以实现实际空间坐标系与摄像机平面坐标系之间
的透视变换。通过由多个摄像机从不同方向拍摄的两帧(或两帧以上)的二维图像,即可综合测出物体的
三维曲面轮廓或三维空间点位、尺寸。
为便于说明,设物空间坐标系为 O-XYZ,CCD 像面的像平面坐标系为 o-xy。
现以双摄像机为例说明系统的透视变换关系。如图 1 所示,P 为任一空间三维物点,设该点的物空间
坐标为 P(X,Y,Z),其在摄像机Ⅰ和摄像机ⅡCCD 像面上的像点坐标分别为 P (x ,y )和 P (x ,
1
1
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2
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y )。
2
图 1 物空间坐标系和双摄像机的像平面坐标系
对于摄像机Ⅰ,像点坐标与物点坐标的变换关系为
[2]
(1)
其中 w 为非零参数,a ,a ,…,a 为系统变换矩阵的元素,与摄像机Ⅰ的安放位置及成像系统Ⅰ的
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