光筆式單目視覺坐標(biāo)測量系統(tǒng)精度改進(jìn)技術(shù)的研究.pdf

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文光筆式單目視覺坐標(biāo)測量系統(tǒng)精度改進(jìn)技術(shù)的研究光筆式單目視覺坐標(biāo)測量系統(tǒng)精度改進(jìn)技術(shù)的研究ResearchonTechnologiesfAccuracyImprovementofLightPenCodinateMeasuringSystemwithSingleCamera學(xué)科專業(yè)：儀器科學(xué)與技術(shù)研究生：董英華指導(dǎo)教師：劉書桂教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院2012年12月中文摘要中文摘要光筆式單目視覺坐標(biāo)測量系統(tǒng)以

2、視覺測量為基礎(chǔ)，結(jié)合傳統(tǒng)三坐標(biāo)測量中的測頭檢測技術(shù)，使視覺檢測的目標(biāo)從被測物體表面轉(zhuǎn)移到測量媒介上，代表著坐標(biāo)測量技術(shù)的一個重要研究方向，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本課題組自2000年開始研發(fā)一套光筆式視覺坐標(biāo)測量系統(tǒng)，通過分析光筆上控制點(diǎn)的成像情況確定被測點(diǎn)的空間坐標(biāo)，具有重量輕、量程大、操作簡單、組建靈活、便攜性好等優(yōu)點(diǎn)，然而其精度與當(dāng)今國際先進(jìn)水平相比仍有一定差距。針對此問題，本文在幾個關(guān)鍵技術(shù)的算法方面進(jìn)行改進(jìn)。論文的主要工作如下

3、：1、介紹了三坐標(biāo)測量技術(shù)的分類，重點(diǎn)分析了國內(nèi)外便攜式特別是手持光筆式視覺坐標(biāo)測量系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。2、詳細(xì)介紹了光筆式單目視覺坐標(biāo)測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和測量原理，分析了3LED直棒式光筆視覺測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差。3、對控制點(diǎn)圓心的像面坐標(biāo)提取算法進(jìn)行改進(jìn)，運(yùn)用多閾值分割結(jié)合平均思想提高像平面控制點(diǎn)中心定位的準(zhǔn)確度，另外結(jié)合實(shí)際測量情況提出一種自適應(yīng)中值濾波方法。4、研究了基于移動光靶標(biāo)的分區(qū)域相機(jī)標(biāo)定方法，利用三坐標(biāo)測量機(jī)帶動圓形LED光

4、靶標(biāo)隨之移動，結(jié)合圖像處理算法獲取準(zhǔn)確的空間點(diǎn)集，采用改進(jìn)的Tsai兩步法，實(shí)現(xiàn)的高精度的相機(jī)標(biāo)定。5、在原有測頭中心標(biāo)定算法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，建立更加符合實(shí)際測量的目標(biāo)函數(shù)，同時優(yōu)化測量流程，采用數(shù)學(xué)平均思想提高測頭中心的穩(wěn)定性和算法的收斂速度。6、利用上述改進(jìn)的方法檢測系統(tǒng)整體精度并與?？怂箍礕lobal系列傳統(tǒng)三坐標(biāo)測量機(jī)的精度進(jìn)行比較。改進(jìn)后系統(tǒng)在2m范圍內(nèi)三個軸向的單點(diǎn)測量穩(wěn)定性精度分別能達(dá)到0.005mm，0.005mm，0.