光筆式單目視覺坐標測量系統(tǒng)精度改進技術(shù)的研究.pdf

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

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

3、：1、介紹了三坐標測量技術(shù)的分類，重點分析了國內(nèi)外便攜式特別是手持光筆式視覺坐標測量系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。2、詳細介紹了光筆式單目視覺坐標測量系統(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、對控制點圓心的像面坐標提取算法進行改進，運用多閾值分割結(jié)合平均思想提高像平面控制點中心定位的準確度，另外結(jié)合實際測量情況提出一種自適應中值濾波方法。4、研究了基于移動光靶標的分區(qū)域相機標定方法，利用三坐標測量機帶動圓形LED光

4、靶標隨之移動，結(jié)合圖像處理算法獲取準確的空間點集，采用改進的Tsai兩步法，實現(xiàn)的高精度的相機標定。5、在原有測頭中心標定算法基礎上進行改進，建立更加符合實際測量的目標函數(shù)，同時優(yōu)化測量流程，采用數(shù)學平均思想提高測頭中心的穩(wěn)定性和算法的收斂速度。6、利用上述改進的方法檢測系統(tǒng)整體精度并與海克斯康Global系列傳統(tǒng)三坐標測量機的精度進行比較。改進后系統(tǒng)在2m范圍內(nèi)三個軸向的單點測量穩(wěn)定性精度分別能達到0.005mm，0.005mm，0.