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1、第37卷第5期武汉大学学报(工学版)Vol.37No.52004年4月EngineeringJournalofWuhanUniversityOct.2004文章编号:167128844(2004)052112204基于三坐标测量机的大尺寸非接触测量张望先,仲思东,隋莉斌,刘笑(武汉大学电子信息学院,湖北武汉430079)摘要:以立体视觉测量原理为依据,提出了一种基于三坐标测量机的非接触测量方法.将三坐标测量机与视觉测量系统相结合,使测量系统在700mm×600mm×400mm的范围内测量精度达到20μm.该方法既具有三坐标测量机测量的高
2、精度,又有立体视觉测量的非接触性.最后给出了对典型物体的测量结果.对测量结果的分析表明此方案具有简单可行、测量精度高的特点.关键词:立体视觉;非接触测量;三坐标测量机;精度中图分类号:TH711文献标识码:ANoncontactmeasurementofbigdimensionobjectbasedoncoordinatemeasuringmachineZHANGWang2xian,ZHONGSi2dong,SUILi2bin,LIUXiao(SchoolofElectronicInformation,WuhanUniversity,W
3、uhan430079,China)Abstract:Thepapergivesanoncontactmeasurementmethodbasedoncoordinatemeasuringmachineandstereo2vision3measuringprinciple.Andthemeasuringprecisionreaches20μminthe700×600×400mmfield.Themethodhasboththehighermeasuringprecisionofthecoordinatemeasuringmachinean
4、dthenoncontactspecialtyofstereo2visionmeasuring.Finally,thepapergivesthemeasuringresultofanobject.Theanalysisofthedataprovesthatthemethodissimpleandfeasible.Keywords:stereo2vision;noncontactmeasurement;threecoordinatemeasuringmachine;precision三维物体的几何量测量在实际生活中有着广成一个测量精度和测
5、量范围相统一的系统.泛的应用.采用接触法的三坐标测量机,虽然测量1测量系统设计精度高,但只能对硬质且比较规则的物体进行测量.随着计算机视觉技术的不断发展,立体视觉传基于三坐标测量机的视觉测量系统主要由三感器得到了越来越广泛的发展,立体视觉测量方法部分组成,如图1所示.第一部分由三坐标测量机具有非接触、速度快、易于自动化等优点.但是立组成,其运动范围为700mm×600mm×400mm;第体视觉测量系统由于光学系统的成像质量、CCD相二部分由立体视觉系统组成,其视场测量范围为机的像素大小和图像采集卡分辨力的限制,使测量20mm×20mm×
6、20mm;第三部分是图像处理软件精度与测量范围两者不能兼得.在需要较高测量以及系统测量软件,该部分主要完成对视觉系统采精度和较大测量范围的环境中,可采用二者相结合集图像的处理,包括图像的分割、提取、系统的标定的方法进行测量.小视场范围内的测量由视觉系算法及在立体视觉中目标点的求取算法,得到目标统完成,而大范围的运动由三坐标测量机完成,形点的空间坐标,以及对测量结果计算和处理程序.收稿日期:2004205227作者简介:张望先(19672),女,硕士,湖北汉川人,主要从事测试计量方面的研究.第5期张望先等:基于三坐标测量机的大尺寸非接触测
7、量113mm,两CCD之光轴共面且位于xoz平面内,两光轴的倾斜角均为45°.由于在高度方向(yoz平面内)双CCD视觉传感器的有效视场同单台CCD摄像机一样,所以仅画出xoz平面内的有效视场(水平视场).由图2可知,ABCD的区域即为视场范围的大小,由于系统对称,有AC=BD.根据几何光学成像原理有:AC/o1E=a1b1/f(1)已知f=12.5mm,a1b1=4.8mm,o1E=95/图1系统组成原理框图cos45°=952,则:AC=(a1b1·o1E)/f=(4.8×952)/12.5=2立体视觉系统测量范围及分辨率36.48
8、2(2)[1,2]的确定AD=AB=BC=DC=AC·cos45°=36.48mm,立体视觉测量系统的实质是通过两个CCD摄即x和z方向的视场大小为36.48mm.在高度方像机同时采集图像,通过对图像的分析
