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影像测量仪的测量误差分析

发布时间:2020-8-19

  影像测量仪的测量误差是指影像测量仪本身所固有的误差。造成仪器的误差是多方面的,在仪器的设计、制造和使用的各个阶段都可能产生误差,分别称为测量仪的原理误差、制造误差、运行误差。

  1、原理误差

  属于影像测量仪的原理误差的是:CCD摄像头畸变产生的误差、测量方法不同而产生的误差。摄像机的制造和工艺等原因,入射光线在通过各个透镜时的折射误差和CD点阵位置误差等,光学系统存在着非线性的几何失真,使得目标像点与理论像点之间存在多种类型的几何畸变:径向畸变、偏心畸变、薄棱镜畸变等,并且径向畸变较大,切向畸变和薄棱镜畸变较小,且图像中心区域畸变很小,边缘畸变大。使用高质量镜头可以减少畸变误差的影响,但在精密测量中需要考虑到畸变的影响 对测量结果进行修正。测量方法不同而产生的误差主要指不同图像处理技术带来的识别、量化误差。图像的边缘是图像的基本特征,是物体的轮廓或物体不同表面之间的交界在图像中的反映。边缘轮廓是人类识别物体形状的重要因素,也是图像处理中重要的处理对象。在图像处理的过程中需要进行边缘提取,而数字图像处理技术中边缘提取有很多不同的方法,选用不同的提取方法会对同一个被测件的边缘位置产生不小的变化,因此会对最后的测量结果产生影响,如测量某一圆形工件的半径和圆心的时候,当圆的轮廓发生变化时,它的半径值和圆心位置就会相应的发生变化。由此可知,在图像处理的过程中图像处理算法对仪器的测量精度有着十分重要的影响,是影像测量所关注的焦点问题。

影像测量仪

  2、制造误差属于影像测量仪的制造误差的是:导向机构产生的误差、安装误差等。导向机构产生的误差对影像测量仪来说主要是机构误差中的直线运动定位误差。影像测量仪是正交坐标系测量仪器。正交坐标系测量仪有3根相互垂直的轴线即X、Y、Z三轴,有3个运动部件沿这三根轴线运动,使CCD相对于被测工件作三维直线运动。选用高质量的运动导向机构可以减少此类误差的影响。安装误差则主要在于摄像机与工作台面之间的相对关系,如图3所示。当测量平台与CCD摄像机的镜头呈现出一定的角度H时,根据几何学的知识可以得到误差计算式如下:D =L(1- cosH)

  如果影像测量仪的测量平台水平性能以及CCD摄像机的安装十分出色,它们之间的夹角都在范围以内,此误差非常小。

  3、运行误差

  属于影像测量仪运行误差的是:测量环境和条件变化引起的误差(如温度变化、电压波动、照明条件变化、机构磨损等),以及动态误差。由于温度的改变,使得影像测量仪的零部件尺寸、形状、相互位置关系以及一些重要的特性参数发生变化,从而影响这台仪器的精度。温度的变化还可能引起电器参数的改变以及仪器特性的改变,引起温度灵敏度漂移和温度零点漂移。电压及照明条件的变化会影响到影像测量仪的上,下光源灯的亮度,造成系统光照不均从而使得在采集图像边缘留下阴影造成的图像边缘提取误差。磨损使影像测量仪的零件产生尺寸、形状、位置误差,配合间隙增加,降低此仪器的工作精度的稳定性。因此,测量运行条件的改善可以有效地减少此类误差的影响。

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