影像儀誤差分離的自校準技術分享

 

    目前，基于視覺測量技術的影像測量儀被廣泛應用于機械、電子等行業的加工和零件測繪領域。與三坐標測量儀相比，影像測量儀具有非接觸、高精度等優點，能夠實現對被測對象的無損檢測。影像測量儀的示值誤差是影響測量結果準確度的重要指標，通常主要由隨機誤差和系統誤差引起。為了得到更準確的測量結果，需要對影像測量儀的示值誤差進行分析，從而對測量結果進行修正。現有的影像測量儀示值誤差測量方法有線性和非線性校準法等。

 

   技術人員設計了兩種標準件：對于顯微鏡頭畸變小的情況運用線性校準法；對于無法修正的非線性畸變因素，例如桶形失真和枕形失真，采用坐標間多項式變換來表示非線性變換。并分析了影像測量儀的主要誤差來源，給出了多種誤差的起因和消除方法，并用標準齒輪對所研發的測量儀進行測量和校準測試。提出用線紋尺對影像測量儀的示值誤差進行分析的方法，給出了其不確定度分析。以上方法雖然能夠計算出影像測量儀的示值誤差，提高了測量精度，但都需借助于標準件來完成且不具備通用性，故其應用受到限制。

 

 

    隨著科學技術的發展，對測量儀器的準確度提出了越來越高的要求，而通用校準設備的成本和難度也在逐漸增大。受加工水平限制，國內外都在研究如何擺脫通用校準方法來獲得精密測量儀器測量誤差的方法。技術人員提出了只用平移的方法建立的自校準模型，并提出基于最小二乘法的精密工作臺自校準方法，利用迭代法實現對二維工作臺系統誤差的分離，并對該算法進行了實驗驗證。并首次將自校準技術應用于平而度的評定。現有的自校準技術存在以下問題：(1)由于算法對噪聲的高敏感性，沒有得到實際的推廣和應用；(2)多數停留在仿真環節，缺少相應的實驗支持。

 

    我們提出將自校準算法應用于影像儀測量結果的誤差分離，用普通柵格板來替代標準器，利用柵格板和影像測量儀工作臺不同位置的組合建立數學模型，對其測量結果包含的誤差進行分析。首次提出實驗環節柵格板中心點和工作臺校準中心點存在偏移時的數學模型，為影像測量儀乃至其他精密儀器的自校準提供了通用的方法。