基于光靶標的雙相機三坐標測量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、基于視覺測量技術(shù)的便攜式三維坐標視覺測量系統(tǒng)具有重量輕、便攜性好、組建靈活、操作簡單、量程大、精度高、現(xiàn)場測量及測量不受被測物體表面差異影響等優(yōu)點，代表著坐標測量技術(shù)發(fā)展的一個方向，相關(guān)產(chǎn)品有著極為廣闊的應(yīng)用前景。在對國內(nèi)外便攜式視覺坐標測量系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢全面分析的基礎(chǔ)上，圍繞了該類單相機系統(tǒng)的模型存在的軸向定位誤差大的問題展開研究，進而設(shè)計了基于光靶標的雙相機三坐標測量系統(tǒng)，實驗表明該系統(tǒng)采用最簡的共線三控制點測頭模式在測量距離約

2、1500mm處各個方向重復(fù)性精度優(yōu)于0.2mm，與三坐標測量機移動對比測量精度達到±0.15mm。 本論文的主要工作及創(chuàng)造性研究包括以下幾個方面： 1、研究測頭式視覺坐標測量系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，針對測量系統(tǒng)的特點提出了對各個部件的選材及制作要求及原則，并制作了實驗室環(huán)境樣機。 2、基于PnP問題，從透視投影學(xué)的角度分析論證利用空間控制點和一臺攝像機實現(xiàn)空間定位的方式，確定了空間點的分布與攝像機空間定位的關(guān)系，提出了空

3、間、平面及直線三種模式的點陣式測頭單像機測量模型，從而為測頭-攝像機模式的測量系統(tǒng)提供完整的數(shù)學(xué)模型，為今后類似系統(tǒng)的研究提供了充分的理論基礎(chǔ)；進一步提出了光軸正交雙攝像機測頭坐標測量系統(tǒng)，解決單像機測量系統(tǒng)軸向重復(fù)性差的固有問題。 3、分析并建立了攝像機標定模型，針對兩臺面陣視覺傳感器，提出了基于坐標測量機的大范圍移動靶標雙攝像機內(nèi)外部參數(shù)高精度標定方法，通過實驗得到了高精度雙攝像機的內(nèi)外部參數(shù)。 4、研究控制點圖像中

4、心的提取，采用兩步法定位圖像中圓形目標點中心，實驗表明該方法快速且定位精度高；設(shè)計球目標靶標系統(tǒng)，并提出了基于圓度誤差檢測的圓形目標檢測算法，實現(xiàn)圓形目標高精度定位方法。 5、進行了雙攝像機-測頭模式坐標測量系統(tǒng)的整體精度實驗，包括靶標上的球目標中心定位重復(fù)性實驗，與單像機-測頭模式的重復(fù)性精度對比實驗，雙像機視場內(nèi)多點靜態(tài)重復(fù)性實驗，與三坐標測量機對比測量精度實驗和不同姿態(tài)下同一點測量精度實驗。實驗結(jié)果表明在測量距離1500m