對于圖像測量儀的測量誤差分析，來關(guān)注了解一下

圖像測量儀是近年來基于計算機(jī)視覺檢測技術(shù)的新型*精密測量儀，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、電子、汽車、航空航天等行業(yè)?？捎糜谠诰€檢測元件的尺寸、形狀和相互位置，以及光刻集成電路的劃線、定心孔、對準(zhǔn)等。由于其通用性強(qiáng)、測量范圍大、精度高、性能好、實時性強(qiáng)，并能與柔性制造系統(tǒng)連接，所以得到了廣泛的應(yīng)用。

1.圖像測量儀的組成

圖像測量是將被測物體的圖像視為檢測和信息傳輸?shù)臏y量方法。其目的是從圖像中提取有用的信號，并基于圖像分析和識別對其進(jìn)行測量。圖像是指物體發(fā)光和反射光的視覺印象。由于計算機(jī)只能處理數(shù)字信息，圖像不能直接由計算機(jī)處理。在被計算機(jī)處理之前，圖像必須被轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，也就是數(shù)字化。因此，一個典型的圖像測量系統(tǒng)主要由六部分組成:光源、機(jī)器、CCD攝像頭、圖像采集卡、運(yùn)動控制系統(tǒng)和PC，如下圖所示。通過各部分的組合，可以完成不同環(huán)境下的高精度圖像檢測任務(wù)。

圖像測量儀的測量過程如下圖所示。首先將待測工件放在工作臺上，啟動運(yùn)動控制程序，通過運(yùn)動控制卡控制X、Y、Z軸的運(yùn)動，使其到達(dá)合適的位置，將待測工件的圖像清晰地呈現(xiàn)在CCD上。電荷耦合器件將獲得的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后通過圖像采集卡將待測物體的圖像采集到PC機(jī)上。然后通過圖像處理技術(shù)、空間幾何運(yùn)算、運(yùn)動控制和光柵數(shù)據(jù)采集運(yùn)算，得到被測物體的幾何尺寸和待測物理量的檢測。*后由測量軟件完成測量工作，獲得所需參數(shù)完成測量工作。

圖像測量過程

2.測量誤差分析:

圖像測量儀的測量誤差是指圖像測量儀本身的固有誤差。儀器引起的誤差很多，在儀器的設(shè)計、制造和使用的各個階段都可能出現(xiàn)誤差，分別稱為測量儀器的原理誤差、制造誤差和操作誤差。

2.1原理錯誤

圖像測量儀的原理誤差有:CCD攝像機(jī)畸變引起的誤差和不同測量方法引起的誤差。相機(jī)的制造和工藝，入射光通過各個鏡頭時的折射誤差和光盤點(diǎn)陣的位置誤差等。，光學(xué)系統(tǒng)存在非線性幾何畸變，使得目標(biāo)像點(diǎn)與理論像點(diǎn)之間存在多種類型的幾何畸變，如徑向畸變、偏心畸變、薄棱鏡畸變等。徑向畸變大，切向畸變和薄棱鏡畸變小，圖像中心區(qū)域畸變小，邊緣畸變大。使用高質(zhì)量的鏡頭可以減少畸變誤差的影響，但在精密測量中需要考慮畸變的影響來校正測量結(jié)果。

不同測量方法引起的誤差主要是指不同圖像處理技術(shù)引起的識別和量化誤差。圖像的邊緣是圖像的基本特征，是物體輪廓或物體不同表面之間的界面在圖像中的反映。邊緣輪廓是人類識別物體形狀的重要因素，也是圖像處理中的重要處理對象。在圖像處理過程中，需要進(jìn)行邊緣提取，在數(shù)字圖像處理技術(shù)中有許多不同的邊緣提取方法。選擇不同的提取方法* *會極大地改變同一被測件的邊緣位置，因此會對*終的測量結(jié)果產(chǎn)生影響。例如，測量圓形工件的半徑和中心時，當(dāng)圓的輪廓改變時，其半徑值和中心位置也會相應(yīng)改變。因此，在圖像處理過程中，圖像處理算法對儀器的測量精度有著非常重要的影響，是圖像測量的重點(diǎn)。

2.2制造誤差

圖像測量儀的制造誤差有:導(dǎo)向機(jī)構(gòu)引起的誤差、安裝誤差等。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)引起的誤差主要是圖像測量儀機(jī)構(gòu)誤差中的直線運(yùn)動定位誤差。圖像測量儀是一種正交坐標(biāo)測量儀。正交坐標(biāo)系測量儀有三個相互垂直的軸，即X軸、Y軸和Z軸，三個運(yùn)動部件沿著這三個軸運(yùn)動，使CCD相對于被測工件做三維直線運(yùn)動。選擇高質(zhì)量的運(yùn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以減少這種誤差的影響。安裝誤差主要在于攝像頭與工作臺的相對關(guān)系，如圖3所示。當(dāng)測量平臺與CCD相機(jī)的鏡頭呈一定角度h時，根據(jù)幾何知識可以得到誤差公式如下:

D =L(1- cosH)

攝像機(jī)安裝錯誤示意圖

如果圖像測量儀的測量平臺水平性能和CCD攝像頭的安裝都很出色，那么它們之間的夾角在范圍之內(nèi)，誤差很小。

2.3操作錯誤

圖像測量儀器的操作誤差有:測量環(huán)境和條件變化(如溫度變化、電壓波動、光照條件變化、機(jī)構(gòu)磨損等)引起的誤差。)，以及動態(tài)錯誤。由于溫度的變化，圖像測量儀各部件的尺寸、形狀、相互位置以及一些重要的特征參數(shù)都發(fā)生了變化，從而影響了該儀器的精度。溫度變化也可能導(dǎo)致電氣參數(shù)和儀器特性的變化，導(dǎo)致溫度靈敏度漂移和溫度零點(diǎn)漂移。并且電壓和光照條件的變化會影響圖像測量儀上下光源燈的亮度，導(dǎo)致系統(tǒng)光照不均勻，從而在采集的圖像邊緣留下陰影，造成圖像邊緣提取錯誤。磨損會導(dǎo)致圖像測量儀零件的尺寸、形狀和位置出現(xiàn)誤差，增加配合間隙，降低該儀器工作精度的穩(wěn)定性。因此，測量操作條件的改善可以有效降低這種誤差的影響。