影像儀誤差分離的自校準(zhǔn)技術(shù)分享

 

    目前，基于視覺測(cè)量技術(shù)的影像測(cè)量?jī)x被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子等行業(yè)的加工和零件測(cè)繪領(lǐng)域。與三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x相比，影像測(cè)量?jī)x具有非接觸、高精度等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的無損檢測(cè)。影像測(cè)量?jī)x的示值誤差是影響測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度的重要指標(biāo)，通常主要由隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差引起。為了得到更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，需要對(duì)影像測(cè)量?jī)x的示值誤差進(jìn)行分析，從而對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。現(xiàn)有的影像測(cè)量?jī)x示值誤差測(cè)量方法有線性和非線性校準(zhǔn)法等。

 

   技術(shù)人員設(shè)計(jì)了兩種標(biāo)準(zhǔn)件：對(duì)于顯微鏡頭畸變小的情況運(yùn)用線性校準(zhǔn)法；對(duì)于無法修正的非線性畸變因素，例如桶形失真和枕形失真，采用坐標(biāo)間多項(xiàng)式變換來表示非線性變換。并分析了影像測(cè)量?jī)x的主要誤差來源，給出了多種誤差的起因和消除方法，并用標(biāo)準(zhǔn)齒輪對(duì)所研發(fā)的測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量和校準(zhǔn)測(cè)試。提出用線紋尺對(duì)影像測(cè)量?jī)x的示值誤差進(jìn)行分析的方法，給出了其不確定度分析。以上方法雖然能夠計(jì)算出影像測(cè)量?jī)x的示值誤差，提高了測(cè)量精度，但都需借助于標(biāo)準(zhǔn)件來完成且不具備通用性，故其應(yīng)用受到限制。

 

 

    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度提出了越來越高的要求，而通用校準(zhǔn)設(shè)備的成本和難度也在逐漸增大。受加工水平限制，國(guó)內(nèi)外都在研究如何擺脫通用校準(zhǔn)方法來獲得精密測(cè)量?jī)x器測(cè)量誤差的方法。技術(shù)人員提出了只用平移的方法建立的自校準(zhǔn)模型，并提出基于最小二乘法的精密工作臺(tái)自校準(zhǔn)方法，利用迭代法實(shí)現(xiàn)對(duì)二維工作臺(tái)系統(tǒng)誤差的分離，并對(duì)該算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。并首次將自校準(zhǔn)技術(shù)應(yīng)用于平而度的評(píng)定?，F(xiàn)有的自校準(zhǔn)技術(shù)存在以下問題：(1)由于算法對(duì)噪聲的高敏感性，沒有得到實(shí)際的推廣和應(yīng)用；(2)多數(shù)停留在仿真環(huán)節(jié)，缺少相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)支持。

 

    我們提出將自校準(zhǔn)算法應(yīng)用于影像儀測(cè)量結(jié)果的誤差分離，用普通柵格板來替代標(biāo)準(zhǔn)器，利用柵格板和影像測(cè)量?jī)x工作臺(tái)不同位置的組合建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)其測(cè)量結(jié)果包含的誤差進(jìn)行分析。首次提出實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)柵格板中心點(diǎn)和工作臺(tái)校準(zhǔn)中心點(diǎn)存在偏移時(shí)的數(shù)學(xué)模型，為影像測(cè)量?jī)x乃至其他精密儀器的自校準(zhǔn)提供了通用的方法。