基于光学测棒的单摄像机坐标网络优化测量方法的研究

论文摘要

伴随世界科技的迅速发展,航空、航天、军工及民用领域对高精度大尺寸三维整体现场测试技术的需求日趋迫切。由于传统的坐标测量技术已无法满足上述要求,所以急需一种新的坐标测量方法来解决上述问题。而视觉坐标测量技术作为一种建立在计算机视觉技术及坐标测量技术研究基础上的新兴三维空间坐标测量技术,从一个全新的坐标测量思路上适应了现代化生产对测量技术在测量精度、测量范围等方面的新的更高要求。论文在分析和研究了已有的视觉坐标测量技术的基础上,并结合实际应用需要,选择了一种基于光学测棒特征点成像的单目视觉坐标测量方法。该方法利用摆放在测量现场的内参数经过精确校准的CCD摄像机对光学测棒上的特征点进行成像,通过对特征点成像坐标分析,并利用光学测棒已知的几何约束知识确定被测点的空间坐标,实现测量目的。通过多测位组合测量方法扩大单目视觉测量系统的测量范围,提高系统在深度方向的测量精度。该方法通过设置在被测工件四周的辅助测量控制点建立测量控制网,通过测量控制网将摄像机在不同测位获取的测量数据转换到统一物方空间坐标系下,获得全局测量数据,实现整体测量。同时考虑到测量控制网的建立精度直接影响到该方法的测量精度,利用光线束平差的方法来优化测量控制网。并通过试验证明该方法的可行性及性能。最后,对测量系统进行了总体测试试验,验证了系统的单点测量重复性和标准量块测量不确定度等技术指标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的及意义
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 视觉坐标测量技术研究现状分析
• 1.2.2 大尺寸视觉坐标测量技术研究现状分析
• 1.3 单目视觉测量系统中的关键因素和一般方法
• 1.3.1 坐标系统
• 1.3.2 测量系统模型
• 1.4 本课题拟采用的方法及关键技术
• 第二章 单机系统构成及误差来源分析
• 2.1 测量系统构成及工作原理
• 2.2 单机系统误差来源
• 2.2.1 特征像点定心误差
• 2.2.2 成像系统误差
• 2.3 本章小结
• 第三章 单像机网络优化测量方法
• 3.1 工作原理
• 3.2 全局优化网络的建立
• 3.2.1 测量控制网模型
• 3.2.2 测量控制网络优化
• 3.3 全局优化网络测量
• 3.3.1 间接观测平差误差方程式
• 3.3.2 间接观测平差法方程的解算
• 3.3.3 精度估计
• 3.4 测量网络建立效果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 实验及数据处理
• 4.1 测量系统不确定度分析
• 4.1.1 测量不确定度分量
• 4.1.2 测量不确定度表达和评估
• 4.2 测量系统不确定度测试
• 4.2.1 单点重复性测试
• 4.2.2 长度测量不确定度测试
• 4.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介