双相机工业摄影测量系统精度影响因素研究
发布时间：2022-01-07 11:35
先进制造业的快速发展使得双相机工业摄影测量技术被广泛应用于飞机、汽车、船舶等领域。本文基于双相机工业摄影测量原理及前人研究成果,针对双相机工业摄影测量系统精度影响因素展开研究,为双相机工业摄影测量系统的现场测量或校准验收关键技术及应用基础研究提供理论与技术支持。本文在阐述双相机工业摄影测量系统国内外发展现状、测量原理、系统构成以及应用领域的基础上,分析随机误差和系统误差产生的原因及特征,研究影响双相机工业摄影测量系统精度的相关因素。基于理论分析通过双相机三维坐标测量精度试验建立了双相机工业摄影测量系统工作时的较佳网型的布设（摄影距离、摄影基线及交会角等）框架。在论述影响双相机工业摄影测量系统测量精度因素的基础上,重点研究了相机内核温度对相机内参数标定结果的影响以及相机内参数标定结果对双相机工业摄影测量系统测长精度的影响程度。最后,利用双相机工业摄影测量系统及激光干涉仪,进行了双相机系统重复性试验以及系统精度随相机内核温度变化的长度测量试验。试验结果表明,当系统网型布设成“摄影距离与被测量对象的大小一致、交会角约为90°、两相机处于标定场中轴线对称位置”时,测量精度最佳。双相机工业摄影测...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
V-STARS/M摄影测量系统
华北水利水电大学硕士学位论文2中优秀的代表。V-STARS/M系统是美国GSI公司最具有代表性的一款高精度三维坐标测量系统。配合不同的相机有不同的精度。使用DynaD5相机对于4m物体可达到14um+14um/m的精度，最高工作频率为10Hz；使用DynamoD12相机10μm+10μm/m，最高工作频率约为3Hz。使用INCA4智能相机对于4m物体精度高于9um+9um/m，最高工作频率约为3Hz[13]。（a）DynaMocamera（b）INCA4camera图1-1V-STARS/M摄影测量系统Fig1-1V-STARS/MPhotogrammetrySystem加拿大NDI公司的PROCMM系统的核心是使用现代高速摄影测量原理的实时光学跟踪器。PROCMM可在单个设置中测量高达7.5米的部件，在整个测量体积内具有微米级精度：在35m3的测量范围内最大允许误差±(110+L/40)μm，单点测量精度为0.02mm，采样速率最高可达4500Hz。而OptotrakCertus系统利用3个高分辨率红外线阵相机，运动捕捉系统的精度高达0.1mm，分辨率为0.01mm[14]。图1-2加拿大NDIPROCMM/OptotrakCertus系统Fig1-2CanadaNDIPROCMM/OptotrakCertusSystemMetrisK600是比利时Metris公司推出的联机摄影测量系统（图1-3）。该系统由3台线阵CCD摄像头构成的光学跟踪器对红外LED靶标成像，并计算出靶标在摄影系统坐标系下的三维坐标。光学跟踪器可以同时对约100个LED靶标
1绪论3进行实时跟踪，使用者可把LED置于任何活动部件上，利用软件计算出活动部件某一间隔时间内的位置变化及移动方向。该系统的测量范围为1.6m~6m，测量精度最低0.12mm，最高可达0.012mm，测量频率可达1000Hz[15-16]。图1-3MetrisK600联机摄影测量系统Fig1-3MetrisK600OnlinePhotogrammetrySystem国内对双相机工业摄影测量系统的研究起步较晚。直到上个世纪末，国内相关学者才开始关注这方面的研究。何海等[17]利用双相机工业摄影测量系统对风动试验模型姿态进行了实时非接触的测量；张建新[18]等人双目视觉传感器参数对测量精度的影响，并成功应用于三维坐标测量中；黄桂平[19]对双相机工业摄影测量系统的测量原理进行了分析；于英[20]对双相机工业摄影测量系统的相机标定、特征提取等关键技术进行了研究。而对于国内双相机工业摄影测量系统的产品研发以郑州辰维科技股份有限公司MPS/M实时动态工业摄影测量系统和西安交通大学XTDIC/XTDA系统最具代表性。郑州辰维科技股份有限公司研制的双相机实时工业摄影测量系统是由两台高精度测量相机、控制器、系统软件等组成的便携式三坐标测量系统，最高帧速可达20帧/秒，在4m范围内其位移及型面测量精度优于0.02mm；主要应用于飞机强度测试、工件自动化安装及变形监测等方面[21]。图1-4Chenway公司MPS/M工业摄影测量系统Fig1-4ChenwayMPS/MIndustrialPhotogrammetrySystem
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遥感信息的土壤含水量监测站点规划[J]. 王进,李春红,于承跃,张孝斌,王永峰,李文龙. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2019(06)
[2]基于边缘拟合的双目视觉定位与测量方法[J]. 方建中,许四祥,杨宇,王洋. 光学技术. 2019(04)
[3]多目视觉定向天线位姿测量[J]. 吴贤权,尹仕斌,任永杰,隆昌宇,郭寅. 自动化与仪器仪表. 2019(05)
[4]基于SURF算法的双目视觉特征点定位研究[J]. 王永锋,石超,徐子锋,陈龙. 软件工程. 2019(03)
[5]基于MATLAB和Opencv的双目视觉系统研究[J]. 王先节,赵立宏. 数字通信世界. 2019(02)
[6]基于双目视觉的三维测量技术研究[J]. 周科杰,冯常. 计算机测量与控制. 2019(01)
[7]基于双目视觉的数控机床动态轮廓误差三维测量方法[J]. 刘巍,李肖,李辉,潘翼,贾振元. 机械工程学报. 2019(10)
[8]双目立体视觉技术在结构试验中的应用[J]. 王婧,李双江,田石柱. 应用光学. 2018(06)
[9]多目立体视觉测量网络节点的位姿优化方法[J]. 乔玉晶,高胜彪,皮彦超. 激光与光电子学进展. 2019(05)
[10]基于双目立体视觉的三维重建方法[J]. 张如如,葛广英,申哲,朱荣华,张广世,孙群. 扬州大学学报(自然科学版). 2018(03)
博士论文
[1]航天器交会对接和月球车导航中视觉测量关键技术研究与应用[D]. 王保丰.解放军信息工程大学 2007
[2]数字近景工业摄影测量关键技术研究与应用[D]. 黄桂平.天津大学 2005
硕士论文
[1]基于双目立体视觉的工件定位技术研究[D]. 卢岸潇.浙江大学 2019
[2]数字工业摄影测量精度研究[D]. 王俊威.战略支援部队信息工程大学 2018
[3]基于双目视觉的三维重建及目标检测技术研究[D]. 杨帅.上海海洋大学 2018
[4]数字近景工业摄影测量系统校准方法研究[D]. 王伟峰.华北水利水电大学 2016
[5]双相机数字工业摄影测量标志点匹配算法研究[D]. 曹林.解放军信息工程大学 2015
[6]基于双目视觉的焦点定位方法研究与应用[D]. 曹之乐.重庆理工大学 2015
[7]双目视觉测量系统误差分析与控制[D]. 孟环标.山东大学 2012
[8]数字近景摄影测量双相机系统若干关键技术的研究[D]. 韩红涛.辽宁工程技术大学 2012
[9]双目立体工业摄影测量关键技术研究与应用[D]. 于英.解放军信息工程大学 2010
[10]基于双目立体视觉的测量技术研究[D]. 唐志豪.江苏大学 2006
本文编号：3574467
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
V-STARS/M摄影测量系统
华北水利水电大学硕士学位论文2中优秀的代表。V-STARS/M系统是美国GSI公司最具有代表性的一款高精度三维坐标测量系统。配合不同的相机有不同的精度。使用DynaD5相机对于4m物体可达到14um+14um/m的精度，最高工作频率为10Hz；使用DynamoD12相机10μm+10μm/m，最高工作频率约为3Hz。使用INCA4智能相机对于4m物体精度高于9um+9um/m，最高工作频率约为3Hz[13]。（a）DynaMocamera（b）INCA4camera图1-1V-STARS/M摄影测量系统Fig1-1V-STARS/MPhotogrammetrySystem加拿大NDI公司的PROCMM系统的核心是使用现代高速摄影测量原理的实时光学跟踪器。PROCMM可在单个设置中测量高达7.5米的部件，在整个测量体积内具有微米级精度：在35m3的测量范围内最大允许误差±(110+L/40)μm，单点测量精度为0.02mm，采样速率最高可达4500Hz。而OptotrakCertus系统利用3个高分辨率红外线阵相机，运动捕捉系统的精度高达0.1mm，分辨率为0.01mm[14]。图1-2加拿大NDIPROCMM/OptotrakCertus系统Fig1-2CanadaNDIPROCMM/OptotrakCertusSystemMetrisK600是比利时Metris公司推出的联机摄影测量系统（图1-3）。该系统由3台线阵CCD摄像头构成的光学跟踪器对红外LED靶标成像，并计算出靶标在摄影系统坐标系下的三维坐标。光学跟踪器可以同时对约100个LED靶标
1绪论3进行实时跟踪，使用者可把LED置于任何活动部件上，利用软件计算出活动部件某一间隔时间内的位置变化及移动方向。该系统的测量范围为1.6m~6m，测量精度最低0.12mm，最高可达0.012mm，测量频率可达1000Hz[15-16]。图1-3MetrisK600联机摄影测量系统Fig1-3MetrisK600OnlinePhotogrammetrySystem国内对双相机工业摄影测量系统的研究起步较晚。直到上个世纪末，国内相关学者才开始关注这方面的研究。何海等[17]利用双相机工业摄影测量系统对风动试验模型姿态进行了实时非接触的测量；张建新[18]等人双目视觉传感器参数对测量精度的影响，并成功应用于三维坐标测量中；黄桂平[19]对双相机工业摄影测量系统的测量原理进行了分析；于英[20]对双相机工业摄影测量系统的相机标定、特征提取等关键技术进行了研究。而对于国内双相机工业摄影测量系统的产品研发以郑州辰维科技股份有限公司MPS/M实时动态工业摄影测量系统和西安交通大学XTDIC/XTDA系统最具代表性。郑州辰维科技股份有限公司研制的双相机实时工业摄影测量系统是由两台高精度测量相机、控制器、系统软件等组成的便携式三坐标测量系统，最高帧速可达20帧/秒，在4m范围内其位移及型面测量精度优于0.02mm；主要应用于飞机强度测试、工件自动化安装及变形监测等方面[21]。图1-4Chenway公司MPS/M工业摄影测量系统Fig1-4ChenwayMPS/MIndustrialPhotogrammetrySystem
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遥感信息的土壤含水量监测站点规划[J]. 王进,李春红,于承跃,张孝斌,王永峰,李文龙. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2019(06)
[2]基于边缘拟合的双目视觉定位与测量方法[J]. 方建中,许四祥,杨宇,王洋. 光学技术. 2019(04)
[3]多目视觉定向天线位姿测量[J]. 吴贤权,尹仕斌,任永杰,隆昌宇,郭寅. 自动化与仪器仪表. 2019(05)
[4]基于SURF算法的双目视觉特征点定位研究[J]. 王永锋,石超,徐子锋,陈龙. 软件工程. 2019(03)
[5]基于MATLAB和Opencv的双目视觉系统研究[J]. 王先节,赵立宏. 数字通信世界. 2019(02)
[6]基于双目视觉的三维测量技术研究[J]. 周科杰,冯常. 计算机测量与控制. 2019(01)
[7]基于双目视觉的数控机床动态轮廓误差三维测量方法[J]. 刘巍,李肖,李辉,潘翼,贾振元. 机械工程学报. 2019(10)
[8]双目立体视觉技术在结构试验中的应用[J]. 王婧,李双江,田石柱. 应用光学. 2018(06)
[9]多目立体视觉测量网络节点的位姿优化方法[J]. 乔玉晶,高胜彪,皮彦超. 激光与光电子学进展. 2019(05)
[10]基于双目立体视觉的三维重建方法[J]. 张如如,葛广英,申哲,朱荣华,张广世,孙群. 扬州大学学报(自然科学版). 2018(03)
博士论文
[1]航天器交会对接和月球车导航中视觉测量关键技术研究与应用[D]. 王保丰.解放军信息工程大学 2007
[2]数字近景工业摄影测量关键技术研究与应用[D]. 黄桂平.天津大学 2005
硕士论文
[1]基于双目立体视觉的工件定位技术研究[D]. 卢岸潇.浙江大学 2019
[2]数字工业摄影测量精度研究[D]. 王俊威.战略支援部队信息工程大学 2018
[3]基于双目视觉的三维重建及目标检测技术研究[D]. 杨帅.上海海洋大学 2018
[4]数字近景工业摄影测量系统校准方法研究[D]. 王伟峰.华北水利水电大学 2016
[5]双相机数字工业摄影测量标志点匹配算法研究[D]. 曹林.解放军信息工程大学 2015
[6]基于双目视觉的焦点定位方法研究与应用[D]. 曹之乐.重庆理工大学 2015
[7]双目视觉测量系统误差分析与控制[D]. 孟环标.山东大学 2012
[8]数字近景摄影测量双相机系统若干关键技术的研究[D]. 韩红涛.辽宁工程技术大学 2012
[9]双目立体工业摄影测量关键技术研究与应用[D]. 于英.解放军信息工程大学 2010
[10]基于双目立体视觉的测量技术研究[D]. 唐志豪.江苏大学 2006
本文编号：3574467
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