【摘 要】
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在现代工业生产和科研过程中，测量技术具有重要的作用。而传统的测量方法往往存在许多不足，难以满足实际的需要，因此发展一种新的测量方法成为必需。在对国内外测量技术的发展现
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在现代工业生产和科研过程中，测量技术具有重要的作用。而传统的测量方法往往存在许多不足，难以满足实际的需要，因此发展一种新的测量方法成为必需。在对国内外测量技术的发展现状和趋势进行全面分析的基础上，基于机器视觉理论，本课题探求了一种用于大曲面测量的便携式三坐标测量方法。把具有标识点和一个球形三坐标测头的手持测量装置看做一个刚体，将其作为研究对象。利用机器视觉原理建立测量数学模型，计算出刚体在测量过程中的位姿变化，进而可以求出刚体上球形测头中心的坐标变化。对一系列离散的测头中心三坐标数据进行误差补偿，就可以求出待测曲面上点的坐标，进而实现对零件尺寸信息的测量，达到测量目的。现将本课题完成的主要研究内容总结如下：1．在分析PnP问题解的基础上，提出并建立了测量系统的数学模型（共面四点P4P），推导出了测头坐标的求解公式。进行了测量实验，实验结果证明了系统模型的正确性。2．由于测量系统求出来的实际上是球形测头的坐标，为了求出与物体接触点坐标，必须进行误差补偿。在分析各种补偿算法的优劣之后，采用基于Delaunay三角剖分的测头半径误差补偿方法。3．本文在分析了测量数字图像的特点基础上，研究了图像预处理方法和标识点图像平面坐标提取算法。利用高斯平滑滤波器来滤除图像的噪声，从而能够很好的抑制图像噪声和控制标识点光斑边缘位置的准确性。选择了合适的图像分割算法，将有效区域从图像中分离出来。提取标识点光斑边缘，然后利用最小二乘法拟合椭圆，从而实现了对标识点中心图像坐标的准确定位。4．搭建实验平台，验证测量方法的可行性。为了得到摄像机参数，首先进行了摄像机标定试验。本课题采用了基于立体靶标的摄像机标定方法，将标准量块作为标定物，选取其顶点作为特征点，建立标定模型，进而完成摄像机的标定。利用本文提出的测量方法对曲面进行测量实验，同时利用激光跟踪仪对曲面测量，通过对实验结果进行对比、分析，最终证明测量方法的可行性。
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