基于光靶標(biāo)的雙相機(jī)三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、基于視覺測(cè)量技術(shù)的便攜式三維坐標(biāo)視覺測(cè)量系統(tǒng)具有重量輕、便攜性好、組建靈活、操作簡(jiǎn)單、量程大、精度高、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及測(cè)量不受被測(cè)物體表面差異影響等優(yōu)點(diǎn)，代表著坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向，相關(guān)產(chǎn)品有著極為廣闊的應(yīng)用前景。在對(duì)國(guó)內(nèi)外便攜式視覺坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)全面分析的基礎(chǔ)上，圍繞了該類單相機(jī)系統(tǒng)的模型存在的軸向定位誤差大的問題展開研究，進(jìn)而設(shè)計(jì)了基于光靶標(biāo)的雙相機(jī)三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)采用最簡(jiǎn)的共線三控制點(diǎn)測(cè)頭模式在測(cè)量距離約

2、1500mm處各個(gè)方向重復(fù)性精度優(yōu)于0.2mm，與三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)移動(dòng)對(duì)比測(cè)量精度達(dá)到±0.15mm。 本論文的主要工作及創(chuàng)造性研究包括以下幾個(gè)方面： 1、研究測(cè)頭式視覺坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，針對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的特點(diǎn)提出了對(duì)各個(gè)部件的選材及制作要求及原則，并制作了實(shí)驗(yàn)室環(huán)境樣機(jī)。 2、基于PnP問題，從透視投影學(xué)的角度分析論證利用空間控制點(diǎn)和一臺(tái)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)空間定位的方式，確定了空間點(diǎn)的分布與攝像機(jī)空間定位的關(guān)系，提出了空

3、間、平面及直線三種模式的點(diǎn)陣式測(cè)頭單像機(jī)測(cè)量模型，從而為測(cè)頭-攝像機(jī)模式的測(cè)量系統(tǒng)提供完整的數(shù)學(xué)模型，為今后類似系統(tǒng)的研究提供了充分的理論基礎(chǔ)；進(jìn)一步提出了光軸正交雙攝像機(jī)測(cè)頭坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，解決單像機(jī)測(cè)量系統(tǒng)軸向重復(fù)性差的固有問題。 3、分析并建立了攝像機(jī)標(biāo)定模型，針對(duì)兩臺(tái)面陣視覺傳感器，提出了基于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的大范圍移動(dòng)靶標(biāo)雙攝像機(jī)內(nèi)外部參數(shù)高精度標(biāo)定方法，通過實(shí)驗(yàn)得到了高精度雙攝像機(jī)的內(nèi)外部參數(shù)。 4、研究控制點(diǎn)圖像中

4、心的提取，采用兩步法定位圖像中圓形目標(biāo)點(diǎn)中心，實(shí)驗(yàn)表明該方法快速且定位精度高；設(shè)計(jì)球目標(biāo)靶標(biāo)系統(tǒng)，并提出了基于圓度誤差檢測(cè)的圓形目標(biāo)檢測(cè)算法，實(shí)現(xiàn)圓形目標(biāo)高精度定位方法。 5、進(jìn)行了雙攝像機(jī)-測(cè)頭模式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的整體精度實(shí)驗(yàn)，包括靶標(biāo)上的球目標(biāo)中心定位重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，與單像機(jī)-測(cè)頭模式的重復(fù)性精度對(duì)比實(shí)驗(yàn)，雙像機(jī)視場(chǎng)內(nèi)多點(diǎn)靜態(tài)重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，與三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)比測(cè)量精度實(shí)驗(yàn)和不同姿態(tài)下同一點(diǎn)測(cè)量精度實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在測(cè)量距離1500m