基于三坐标测量仪的双目视觉测量方案及其数据分析

基于三坐标测量仪的双目视觉测量 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 及其数据分析 张学昌 高学敏 邵建敏 方 毅 郑州轻工业学院 摘 要 :在产品检测过程中 ,物体形状信息的获得至关重要 。本文将帄行轴双目视觉测量原理应用于获取物 体的形状信息 ,并将该 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 用于对集中式分布的物体进行测量 ;在三坐标测量仪上验证了该方法的可行性 ;通过对 测量数据进行分析 ,得出影响测量数据误差分布的原因 。 关键词 :双目视觉 , 质量检测 , 三坐标测量仪 , 误差分析 Binocular Vision Mea surement and Data Analysis Ba sed on Three2Coordinate Mea suring Machine Zhang Xuechang Gao Xuemin Shao J ianmin et al Abstract : It is very important to obtain the information of product’s dimensions during the inspection procedures. The method of binocular vision measurement principle was used to obtain the shaped size information of the objects and with the method the centralized distributing products were measured. The three2coordinate measuring machine had used to prove the feasibility of the method. The measured data had been analyzed and the influencing factors of data error distributing are found. Key words :binocular vision , quality control , three2coordinate measuring machine , error analysis 1 引言2 平行轴双目视觉测量原理 计算机辅助检测作为 CIMS 中的一个环节在生 双目视觉原理是模仿人的视觉功能而建立的测 量原理 :通过把在两个不同视点所得到的一对二维 产过程中的地位已变得越来越重要 。传统的依赖于 图像进行组合 ,建立其周围表面的深度信息 ,其几何 专用仪器在生产线上进行检测的方式已不能适应现 关系如图 1 所示 ,其中 O、O表示两个 CCD 摄像机 代制造技术发展的需要 ,而人工检测方法在具有放 1 2 的投影中 心 点 , C、C为 像 帄 面 坐 标 系 的 原 点 , P 射性等有害物质的工作环境中也难以应用 。在此情 1 2 ( ) x , y , z为三维待测点 , I、I为 P 点在两个像帄面 1 2 况下 ,基于三维测量基础的计算机辅助检测设备得 上的图像点 , y、y为两个不同位置观察点的图像 1 2 到了广泛的应用 。三维测量方法通常可分为接触式 ( 坐标 , L 为基线分融距离 两个 CCD 摄像机间的距 y 和非接触式两种 : 接触式测量法通常采用三坐标测 ) 离, Z 为待测点到像机光心的高度 , f 为 CCD 摄像 量仪进行测量 ,其优点是测量精度高 ,缺点是测量速 2 机的焦距。 度慢 ,不适宜于测量有弹性的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 材质 ;非接触式测 量方法主要有飞行时间法 、相位测量法 、投影三角 根据图 1 所示的简单几何关系可导出下式 :法 、莫尔及拓扑法和散斑条纹法等 。 某企业开发新产品时需要解决规则形体在帄面 y Y 1 1 局域中的摆放及物体形体的识别及定位 。该企业原 = ()1 f z + f 来采取的方法是 : 由一人根据图纸标注的具体位置 y Y 2 2 ()= 2 摆放物体 ,由另一个人在其后作标记 ,整个过程费时 f z + f 费力 ,而且容易出错 。为了解决这个工程问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,笔者 ()3 Y= Y- L 2 1 y () () 由式 1,式 3可得出 P 点的高度值 z : 应用三维测量方法 ,通过三维检测直接得到零件的 尺寸及位置信息并与图纸进行比较 ,可快速地得出 )( f y- y+ L 2 1 y ()4 z = y- y 2 1结果 。由于在项目的实施过程中不能添加辅助光 由于两个摄像机的坐标系相互帄行 ,所以由图 1 源 ,所以在测量方法的选择上采用了投影三角法中 的帄行轴双目视觉方法 ;该项目的测量空间在 50cm 之内 ,因此通过三坐标测量仪进行实例验证 。 收稿日期 :2003 年 9 月 图 1 平行轴双目视觉测量原理 可知 ,空间一点在两幅图像帄面上的位置是处于一 : f = 1812 157203 1824196491 95 有效焦距 109879 c 95170822 ( ) 条直线上 即 I, I点在同一条直线上, 从而解决 1 2 中心点坐标 :cc = 823 156553 616112516 9188899 了左右两幅图像中点的对应问题 。 9153628 3 检测过程 失真量 : k= - 0 124558 0132126 01003640100204 c 0100000 0 103053 0110004 0100097 3. 1 试验台的构成 0100102 0100000 像系统的测试对象是具有一定形状特征 、离散分 素误差 :err = 0 163747 0155595 布于确定场景内的规则形体 。测试的目的是分辨出 () 2图像预处理 各种规则形体的类型及其位置 。试验台的构成是在 双目视觉是通过两幅图像的对应像素相互匹 () ( 三坐标测量仪 3D SCANNERS上进行的 如图 2 所 配 、根据其各自图像坐标的位置来计算高度值 ,式 4 中的 y、y即为两个不同位置观察点的图像坐标 。 1 2 ) 示:将 CCD 摄像机安装在三坐标测量仪的 Z 向导 要对点素进行匹配必须对图像进行处理 ,由于本试 轨上 ,三坐标测量仪在 X 方向的两个位置分别获取 验采用的是规则形体 ,所以只需提取出形体的边缘 两幅图像 。由于 Z 向位置固定 ,所以试验台的构成 ( 像素使其相互匹配即可 图 3a 为原始彩色图像 ,图 完全符合帄行轴双目视觉原理 。试验台的构成见图) 3b 为灰度图 ,图 3c 为提取的物体边缘图像。然后 2 ,由三坐标测量仪本身具有的高精度保证 X 向运 对提取的边缘进行辨识 、分离 、去噪 ,获得完整的物 动的准确性 ,因此实验帄台能够精确地控制摄像机 体边缘 ;再对物体的四条边进行分割 、矢量化 ,获得 在 X 向的运动 。 物体的矢量图 。 3. 2 数据处理流程() 3高度计算 对经过矢量化的两幅图像进行匹() 1CCD 像机的标定()配 ,运用式 4 由于存在像机焦距的误差 、在 CCD 安装过程中 计算对应点的高度值 。存在安装误差 、成像模型本身畸变等因素 , 在用式 () 4处理结果 输出的结果以每个形体的几何() 4计算待测点的高度时 ,首先必须对 CCD 像机进 ( 参数表示 包括 行标定 ,得出其内 、外参数 ,然后对所摄图像进行校 ) 计算的长 、宽 、高与实际的长 、宽 、高及其误差。以正 。试验台上的棋盘格图形是用于 CCD 像机的标 ( 图 3 为原始数据所得处理结果见表 1 其中高度为 定 ,通过处理已采集的标定板图像 , 获得 CCD 像机 ) 物体表面到相机光心的相对高度。 的焦距等参数 。标定原理基于针孔模型 ,标定结果 为 : 图 3 图像处理 ()mm 表 1 计算结果 边 长边 长高 计算值实际值误差值计算值实际值误差值计算值实际值误差值 1 211106 2115 01394 21178 22 0122 21186 21 - 0186 2 131415 1315 01085 521197 5315 11303 21143 2115 0107 3 211358 2115 01142 521661 5315 01839 21195 2115 - 0145 4 211157 2115 01343 221058 22 - 01058 2117 21 - 017 5 521485 5215 01015 201905 21 01095 13159 1318 0121 1 . X 向运动机构 2 . CCD 摄像机 3 . 测量帄台 6 261575 2615 - 01075 251611 26 01389 20124 2015 0126 4 . 测量系统的标定板 5 . 被测物体 7 13187 1318 - 0107 201696 21 01304 521203 5312 01997 图 2 试验台架构 基于模糊概率 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的装配尺寸链公差分配 余顺年 马履中 江苏大学 摘 要 :将模糊数学原理引入到装配尺寸链公差分配中 ,建立了装配尺寸链公差模糊可靠性分配数学模型 ,并 通过实例加以说明 ,设计结果表明本文提出的公差分配方法比传统方法更科学 、更准确 。 关键词 :装配尺寸链 , 公差分配 , 模糊可靠度 Tolerance Distributing of Assemble Dimensional Cha in on Ba sis of Fuzzy Proba bil ity Design Yu Shunnian Ma Luzhong Abstract : The fuzzy mathematical principle was drawn into the tolerance distributing of assemble dimensional chain. The fuzzy reliability mathematical model about tolerance distributing of assemble dimensional chain was established. A practical exam2 ple was given and the design result showed that the tolerance distributing method presented in this paper was more scientific and more accurate than tradition’s. Key words :assemble dimensional chain , tolerance distributing , fuzzy reliability 其处在最大与最小间隙边界时 , 则结果难以判断 。 1 引言 如某机器设计要求装配件封闭环配合的最小间隙为 装配尺寸链公差可靠性分配是定量反映装配尺 011mm ,最大间隙为 0135mm , 当某一设计方案封闭 寸链满足设计要求的程度 ,这种程度可由可靠度的 环为 013499mm 时 ,则满足设计要求 ; 而另一设计方 大小来衡量 。它表示装配尺寸链公差在要求的最大 案封闭环为 013501mm 时 , 则不满足 设 计 要 求 。实 与最小间隙内的概率 。当设计的封闭环在最大与最 际上两方案之间并无明显区别 。而造成这种情况的 小间隙内时 ,装配尺寸链公差满足设计要求 。但当 原因是将装配尺寸链满足设计要求与不满足设计要 求两者之间截然分开 ,忽略了它们之间的过渡阶段 。 收稿日期 :2003 年 9 月 因此有必要将模糊数学方法引入装配尺寸链公差分 参考文献 4 结论及误差分析 由表 1 可知测量的结果与实际形体存在一定的 1 苏显渝 ,李继陶 . 信息光学 . 北京 :科学出版社 ,1999 郑南宁 . 计算机视觉与模式识别. 北京 :国防工业出版社 , 误差 ,其主要原因如下 : ?CCD 像机存在安装误差 。 2 根据帄行轴双目视觉测量原理 ,要求相机的光轴必 1998 杨国光 . 近代光学测试技术 . 浙江 :浙江大学出版社 ,1997 须与其位移的方向垂直 ,因而其安装误差影响了原 3 始数据的采集精度 。 ?原始图像数据不准确 。试验 Chan V H ,Bradley C ,Vickers G W1 A multi2sensor approach to 4 用相机为商用数码相机 ,由于试验条件的限制 ,其摄 automating co2ordinate measuring machine2based reverse engi2 像距离不到 40cm ,采集的图像失真较大 。 ?提取物 neering. Computers in Industry , Volume : 44 , Issue : 2 , 体边缘存在一定的误差 。 March , 2001 , pp1 105,115 但由于本方案是用于对物体形体的识别及定 Abbe M , Takamasu K , Ozono S1 Reliability on calibration of 5 ( 位 ,其测量精度在 1mm 内即可满足要求 由表 1 数 CMM. Measurement , Volume : 33 , Issue : 4 , J une , 2003 , pp1 据可知整体精度满足要求 ,其中形体 7 的高度计算 359,368 误差较大是因为其高度较大 ,故其图像变形比其余 De Aquino Silva , Joao Bosco , Burdekin M1 A modular space ) 形体要大,因此通过试验证明采用帄行轴双目视觉 6 frame for assessing the performance of co2ordinate measuring 测量方法不仅能够有效地分辨出不同测量形体的 ( ) machines CMMs1 Precision Engineering , Volume : 26 , Is2 长 、宽 、高信息 ,并且整个系统的精度也可满足项目 sue : 1 , J anuary , 2002 , pp1 37,48 要求 。 第一作者 : 张学昌 ,讲师 ,郑州轻工业学院机械科学与 工程系 ,200030 上海市华山路 1954 号上海交通大学 279 信箱