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二次元影像測量儀的光學成像誤差分析

更新時間:2021-01-13點擊次數(shù):1207

 任何精密儀器都會有誤差,盡量減小誤差,是我們需要做的。二次元影像測量儀是近年來基于計算機視覺檢測技術發(fā)展起來的一種率的新型精密測量儀器,應用于機械制造、電子、汽車和航天航空等工業(yè)中。它可以用來進行零部件的尺寸、形狀及其相互位置的在線檢測外,還可應用于劃線、定中心孔、光刻、集成線路板對準等。由于它的通用性強、測量范圍大、精度高、性能好、實時性強、能與柔性制造系統(tǒng)相連接,所以應用廣泛。影像測量是將被測對象的圖像當作檢測和傳遞信息的測量方法,其目的是從圖像中提取有用的信號,而基于圖像分析、識別來進行測量。圖像是指對物體的發(fā)光以及反射光的視覺印象。因為計算機只能處理數(shù)字信息,所以圖像并不能直接由計算機進行處理,一幅圖像在用計算機進行處理之前必須先轉化為數(shù)字形式,成為數(shù)字圖像。因此,一個典型的圖像測量系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成:光源、機臺、CCD攝像機、圖像采集卡、運動控制系統(tǒng)等,通過各個部分的組合來完成各種不同環(huán)境高精密影像檢測任務。在利用CCD攝像機進行實時影像測量時,攝像機采集圖像時所產生的誤差已經成為測量系統(tǒng)中的主要誤差,它直接制約、影響著系統(tǒng)的測量精度。因此必須對攝像機所產生的誤差進行分析與檢校,以便對系統(tǒng)的精度進行評價。


    誤差分析
攝像機所產生的誤差主要由它的光學成像鏡頭, CCD器件本身的成像質量、以及圖像采集裝置(含圖像采集卡等)共同產生,一般分為光學誤差、機械誤差、電學誤差等。其中電學誤差有CCD器件所固有;機械誤差則產生于測量儀制造和裝配過程中,通過提高制造裝配質量可以有效地減小該項誤差。光學誤差主要存在于成像光路和器件所帶來的失真或畸變。由于攝像機的制造和工藝等原因,如入射光線在通過各個透鏡時的折射誤差和CCD點陣位置誤差等,光學系統(tǒng)存在著非線性的幾何失真,使得目標像點與理論像點之間存在多種類型的幾何畸變。
1)徑向畸變:徑向畸變主要是由于CCD鏡頭形狀存在的缺陷引起的,是關于攝像機鏡頭的主光軸對稱。
2)偏心畸變:偏心畸變主要是由光學系統(tǒng)光心與幾何中心不一致造成的,即各透鏡的光軸中心不能嚴格共線。
3)薄棱鏡畸變:薄棱鏡畸變是由于鏡頭設計、制造缺陷和加工安裝的誤差造成的,這類畸變相當于在光學系統(tǒng)中附加了一個薄棱鏡,不僅會引起徑向偏差,而且引起切向偏差。

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