影像測量儀測量誤差分析
影像測量儀是近年來基于計算機視覺檢測技術(shù)開發(fā)的高效新型精密測量儀器，已廣泛用于機械制造，電子，汽車，航空航天等行業(yè)。它可以用于在線檢測組件的尺寸，形狀和相互位置，還可以用于劃線，對中孔，光刻集成電路對準等。由于它的多功能性強，測量范圍大，精度高，性能好性能，強大的實時性以及與靈活的制造系統(tǒng)的連接，它具有廣泛的用途。
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影像測量儀的組成
圖像測量是一種使用測量對象的圖像作為信息檢測和傳輸?shù)臏y量方法。其目的是從圖像中提取有用的信號，并基于圖像分析和識別進行測量。圖像是指對象的發(fā)光和反射光的視覺印象。由于計算機只能處理數(shù)字信息，因此計算機無法直接處理圖像。必須先將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，然后再由計算機處理。圖像，即數(shù)字化圖像。因此，典型的圖像測量系統(tǒng)主要由六個部分組成：光源，機器，CCD攝像機，圖像采集卡，運動控制系統(tǒng)和PC，如下圖所示。通過各個部分的組合，可以完成不同環(huán)境下的各種高精度圖像檢測任務。
影像測量儀的測量過程如下圖所示。首先將要測量的工件放在工作臺上，啟動運動控制程序，通過運動控制卡控制X，Y和Z軸的運動，使其到達合適的位置，并使工件圖像被測物可以清晰地呈現(xiàn)給CCD。在CCD中，將獲得的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過圖像采集卡將被測物體的圖像收集到PC中。然后通過圖像處理技術(shù)，空間幾何運算，運動控制以及光柵數(shù)據(jù)的采集和運算，獲得被測物體的幾何尺寸和被測物的物理量，最后通過測量軟件完成測量工作獲得所需的結(jié)果參數(shù)以完成測量工作。
圖像測量過程
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測量誤差分析：
影像測量儀的測量誤差是指影像測量儀本身的固有誤差。儀器引起的誤差是多方面的，并且在儀器的設計，制造和使用的每個階段都可能發(fā)生誤差影像測量儀，這些誤差稱為測量儀器的原理誤差，制造誤差和操作誤差。
2.1原理錯誤
影像測量儀的基本誤差是：由CCD相機變形引起的誤差和由不同測量方法引起的誤差。由于照相機的制造和技術(shù)，入射光通過各種鏡頭時的折射誤差和CD點矩陣的位置誤差等，光學系統(tǒng)具有非線性幾何畸變，這使得它的類型很多在目標圖像點和理論圖像點之間。幾何畸變：徑向畸變，偏心畸變，薄棱鏡畸變等，并且徑向畸變大，切向畸變和薄棱鏡畸變小，圖像的中心區(qū)域畸變和邊緣畸變小大。使用高質(zhì)量的鏡頭可以減少畸變誤差的影響，但是在精密測量中需要考慮畸變的影響以校正測量結(jié)果。
由不同的測量方法引起的誤差主要是指由不同的圖像處理技術(shù)引起的識別和量化誤差。圖像的邊緣是圖像的基本特征，它是對象輪廓的反射或圖像中對象不同表面之間的邊界。邊緣輪廓是人類識別物體形狀的重要因素，并且也是圖像處理中的重要處理物體。在圖像處理過程中，需要邊緣提取。但是，數(shù)字圖像處理技術(shù)中有許多不同的邊緣提取方法。選擇不同的提取方法會在同一試樣的邊緣位置產(chǎn)生很多變化，因此會影響最終加工。例如，當測量圓形工件的半徑和中心時，當圓的輪廓變化時，其半徑值和中心位置將相應更改。可以看出，在圖像處理過程中，圖像處理算法對儀器的測量精度有非常重要的影響，這是圖像測量的重點。
2.2制造錯誤
屬于影像測量儀的制造誤差是：由導向機構(gòu)引起的誤差，安裝誤差等。對于影像測量儀，由導向機構(gòu)產(chǎn)生的誤差主要是機構(gòu)誤差中的直線運動定位誤差。 影像測量儀是正交坐標系測量儀器。正交坐標系測量儀具有3個相互垂直的軸，即X，Y，Z三個軸。沿著這三個軸有3個運動部件，因此CCD相對于被測工件進行了三維線性運動。選擇高質(zhì)量的運動導向機構(gòu)可以減少此類誤差的影響。安裝誤差主要在于攝像機與工作面之間的相對關系，如圖3所示。當CCD攝像機的測量平臺與鏡頭成一定角度H時，可根據(jù)幾何知識如下：
D = L（1- cosH）
攝像機安裝錯誤示意圖
如果影像測量儀的測量平臺的水平性能和CCD攝像機的安裝出色，并且它們之間的角度在該范圍內(nèi)，則誤差很小。
2.3運行錯誤
屬于影像測量儀操作誤差是：由測量環(huán)境和條件的變化（例如溫度變化，電壓波動，照明條件的變化，機械磨損等）引起的誤差，以及動態(tài)誤差。由于溫度的變化，影像測量儀零件的尺寸，形狀，相互位置關系以及一些重要的特性參數(shù)發(fā)生了變化，從而影響了儀器的精度。溫度變化還可能導致電氣參數(shù)和儀器特性發(fā)生變化，從而導致溫度靈敏度漂移和溫度零漂移。電壓和照明條件的變化將影響影像測量儀的上部和下部光源的亮度，從而導致系統(tǒng)照明不均影像測量儀，從而導致由采集圖像邊緣上的陰影引起的圖像邊緣提取錯誤。磨損會導致影像測量儀零件的尺寸，形狀和位置誤差，并增加配合間隙，從而降低該儀器工作精度的穩(wěn)定性。因此，改善測量操作條件可以有效地減少這種誤差的影響。返回搜狐查看更多
