一种移动视觉测量系统的建模及标定方法.pdf

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1、第41卷第6期光电工程Vo1．41，NO．62014年6月Opto—ElectronicEngineeringJune．2014文章编号：1003—501X(2014)06—0001—06一种移动视觉测量系统的建模及标定方法谭文斌，李醒飞，刘超，朱嘉(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072)摘要：针对一种立柱式二维移动视觉测量系统，提出了其数学模型的建立和标定方法。分析了测量原理和系统组成，并通过对运动定位和摄像机成像的独立建模，构建了符合测量原理的整体数学模型。标定时，在完成对定位误差等13项几何误差标定的基础上，通过移动摄像机使

2、圆孔靶标的像平均分布在摄像机的像面上，根据靶标的工作台位置、像点坐标、以及测量时对应的运动机构移动量，利用最小二乘非线性拟合方法实现对摄像机成像模型参数的标定。实验结果表明：经建模和标定后，测量平均误差为1．8gm。利用该方法进行移动视觉测量系统的建模和标定，可以有效地保证系统的测量精度。关键词：回转体测量；移动视觉；测量系统标定中图分类号：TP873文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1003—501X．2014．06．001AModelingandCalibrationMethodofPortableVisionMetrologyT

3、ANWenbin，LIXingfei，LIUChao，ZHUJia(StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasurementTechnologyandInstrument，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Amathematicalmodelandcalibrationmethodisproposedforcolumntwo—dimensionalportablevisionmetrology．Theanalysisofthemeasuringprincipleands

4、ystemcomponentsisgiven．Theoverallmathematicalmodelinlinewithmeasuringprincipleisestablishedbasedontheexerciseofindependentpositioningandcameraimagingmode1．Intheprocessofcalibration，firstly,thecalibrationofgeometricerrorssuchasthepositioningerroriscompleted．Then，theimageofroundho

5、leisevenlydistributedintheimageplaneofthecamerabymovingthecamera．Atlast，thecalibrationofcameraimagingmodelparametersisachievedusingnonlinearleastsquaresfittingmethod，accordingtothetargetworkbenchposition，pixelcoordinatesandtheamountofthecorespondingmovingmechanismmoves．Resultssh

6、owthattheaverageerrorofmeasurementis1．8jambymodelingandcalibration．Themodelingandcalibrationmethodofportablevisionmetrologycaneffectivelyimprovethesystemaccuracy．Keywords：revolvingbodymeasuring；portablevisionmetrology；calibrationofmeasuringsystem0引言回转类零件作为制造业中的关键零件被广泛应用于工业、农用机械、

7、航空、航天、国防等各领域中，随着工业的发展，对质量控制的要求越来越高，这就要求必须针对回转体类工件发展一种快速高精度的检测方法¨之J。视觉测量利用图像传感器件获取被测信息，实现三维空间几何量测量，具有非接触、速度快、精度高的特点【jJ，是回转体类工件高精度在线检测的一个重要发展方向。由于图像传感器件的尺寸限制，单幅图像无法完成大尺寸几何特征的检测，如两个间隔较远倒角之间的距离。移动视觉测量可以在不同位置采集图像，并将测量信息集成，以获得被测特征值，可以很好地解决这一问题，而保证其测量精度的关收稿日期：2013-1卜22；收到修改稿日期：2014O卜l5

8、基金项目：国家自然科学基金资助项目(50975206)作者简介：谭文斌(1984．)，男(汉族