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光笔式单目视觉测量系统的关键技术

解则晓 韩振华 高翔

解则晓, 韩振华, 高翔. 光笔式单目视觉测量系统的关键技术[J]. 中国光学, 2013, 6(5): 780-787. doi: 10.3788/CO.20130605.0780
引用本文: 解则晓, 韩振华, 高翔. 光笔式单目视觉测量系统的关键技术[J]. 中国光学, 2013, 6(5): 780-787. doi: 10.3788/CO.20130605.0780
XIE Ze-xiao, HAN Zhen-hua, GAO Xiang. Key technologies of monocular vision measurement system with light pen[J]. Chinese Optics, 2013, 6(5): 780-787. doi: 10.3788/CO.20130605.0780
Citation: XIE Ze-xiao, HAN Zhen-hua, GAO Xiang. Key technologies of monocular vision measurement system with light pen[J]. Chinese Optics, 2013, 6(5): 780-787. doi: 10.3788/CO.20130605.0780

光笔式单目视觉测量系统的关键技术

doi: 10.3788/CO.20130605.0780
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目(No.61171162);教育部博士点专项基金资助项目(No.20110132110010)

详细信息
    作者简介:

    解则晓(1968-),男,山东临沂人,博士,教授,博士生导师,1997年于大连理工大学获得硕士学位, 2000年于天津大学获得博士学位,现为中国海洋大学工程学院副院长,主要从事机器视觉和机器人运动控制及机器人测量方面的研究。E-mail: xiezexiao@ouc.edu.cn

    通讯作者: 解则晓
  • 中图分类号: TP242.6

Key technologies of monocular vision measurement system with light pen

  • 摘要: 为了对机械加工部件进行高精度、大尺寸、三维立体空间的现场实时测量,建立了光笔式单目视觉测量系统。对该系统中的新型光笔工艺、算法转换模型、摄像机焦距的优化、光笔笔尖位置的标定进行了研究。首先提出了一种利用光刻工艺设计制作的新型光笔,其次,基于近景摄影测量学中的单像空间后方交会原理,建立了一种新的光笔坐标系与摄像机坐标系之间的转换模型,通过最小二乘平差法循环迭代求解最优的单像空间外方位元素,从而确定了转换模型基本参数。最后,分析了摄像机焦距对光笔式单目视觉测量系统结果的影响,并提出了一种确定相对准确焦距和光笔测头在光笔坐标系下的位置的方法。实验结果表明:摄像机坐标系下x轴、y轴、z轴方向的稳定性误差分别为0.042、0.048、0.066 mm;测量最大误差为0.173 mm,较大程度上满足了光笔式单目测量系统稳定性强和精度高的要求。
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-21
  • 修回日期:  2013-09-23
  • 刊出日期:  2013-10-10

光笔式单目视觉测量系统的关键技术

doi: 10.3788/CO.20130605.0780
    基金项目:

    国家自然科学基金资助项目(No.61171162);教育部博士点专项基金资助项目(No.20110132110010)

    作者简介:

    解则晓(1968-),男,山东临沂人,博士,教授,博士生导师,1997年于大连理工大学获得硕士学位, 2000年于天津大学获得博士学位,现为中国海洋大学工程学院副院长,主要从事机器视觉和机器人运动控制及机器人测量方面的研究。E-mail: xiezexiao@ouc.edu.cn

    通讯作者: 解则晓
  • 中图分类号: TP242.6

摘要: 为了对机械加工部件进行高精度、大尺寸、三维立体空间的现场实时测量,建立了光笔式单目视觉测量系统。对该系统中的新型光笔工艺、算法转换模型、摄像机焦距的优化、光笔笔尖位置的标定进行了研究。首先提出了一种利用光刻工艺设计制作的新型光笔,其次,基于近景摄影测量学中的单像空间后方交会原理,建立了一种新的光笔坐标系与摄像机坐标系之间的转换模型,通过最小二乘平差法循环迭代求解最优的单像空间外方位元素,从而确定了转换模型基本参数。最后,分析了摄像机焦距对光笔式单目视觉测量系统结果的影响,并提出了一种确定相对准确焦距和光笔测头在光笔坐标系下的位置的方法。实验结果表明:摄像机坐标系下x轴、y轴、z轴方向的稳定性误差分别为0.042、0.048、0.066 mm;测量最大误差为0.173 mm,较大程度上满足了光笔式单目测量系统稳定性强和精度高的要求。

English Abstract

解则晓, 韩振华, 高翔. 光笔式单目视觉测量系统的关键技术[J]. 中国光学, 2013, 6(5): 780-787. doi: 10.3788/CO.20130605.0780
引用本文: 解则晓, 韩振华, 高翔. 光笔式单目视觉测量系统的关键技术[J]. 中国光学, 2013, 6(5): 780-787. doi: 10.3788/CO.20130605.0780
XIE Ze-xiao, HAN Zhen-hua, GAO Xiang. Key technologies of monocular vision measurement system with light pen[J]. Chinese Optics, 2013, 6(5): 780-787. doi: 10.3788/CO.20130605.0780
Citation: XIE Ze-xiao, HAN Zhen-hua, GAO Xiang. Key technologies of monocular vision measurement system with light pen[J]. Chinese Optics, 2013, 6(5): 780-787. doi: 10.3788/CO.20130605.0780
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