影像測量儀是近年來基于計(jì)算機(jī)視覺檢測技術(shù)發(fā)展起來的一種新型高效精密測量儀器。 廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、電子、汽車、航空航天等行業(yè)。 可用于元器件尺寸、形狀及相互位置的在線檢測，也可應(yīng)用于劃線、定心孔、光刻集成電路對準(zhǔn)等。因其通用性強(qiáng)、測量范圍大、精度高、性能好 性能、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、與柔性制造系統(tǒng)連接能力強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。

  視頻測量儀的組成

  圖像測量是利用被測物體的圖像作為測量方法來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，并基于圖像分析和識別進(jìn)行測量。 圖像是指物體的發(fā)光和反射光的視覺印象。 因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信息，圖像不能直接由計(jì)算機(jī)處理。 在計(jì)算機(jī)處理之前，必須將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。  Image，即把圖像數(shù)字化。 因此，一個(gè)典型的圖像測量系統(tǒng)主要由六部分組成：光源、機(jī)器、CCD相機(jī)、圖像采集卡、運(yùn)動控制系統(tǒng)、PC機(jī)，如下圖所示。 通過各部分的組合，完成不同環(huán)境下的各種高精度圖像檢測任務(wù)。

  圖像測量儀的測量過程如下圖所示。 首先將待測工件放在工作臺上，啟動運(yùn)動控制程序，通過運(yùn)動控制卡控制X、Y、Z軸的運(yùn)動，使其到達(dá)合適的位置，工件的圖像 待測物體可以清晰地呈現(xiàn)給CCD，在這個(gè)過程中，CCD將獲得的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后通過圖像采集卡將待測物體的圖像采集到PC中。 然后，通過圖像處理技術(shù)、空間幾何運(yùn)算、運(yùn)動控制、柵格數(shù)據(jù)的采集和運(yùn)算，得到被測物體的幾何尺寸和待測物理量的檢測。 最后通過測量軟件完成測量工作，獲得預(yù)期的結(jié)果。 參數(shù)來完成測量。

  2 測量誤差分析：

  影像測量儀的測量誤差是指影像測量儀本身固有的誤差。 由儀器引起的誤差是多方面的，在儀器的設(shè)計(jì)、制造和使用的各個(gè)階段都可能出現(xiàn)誤差，稱為測量儀器的原理誤差、制造誤差和操作誤差。

  2.1 原理錯(cuò)誤

  屬于影像測量儀的主要誤差有：CCD相機(jī)畸變引起的誤差和不同測量方法引起的誤差。 由于相機(jī)的制造工藝、入射光通過各個(gè)鏡頭的折射誤差和CD點(diǎn)陣的位置誤差等，光學(xué)系統(tǒng)存在非線性幾何畸變，使得目標(biāo)像點(diǎn)與理論 圖像點(diǎn)。 幾何畸變有多種類型：徑向畸變、偏心畸變、薄棱鏡畸變等，其中徑向畸變大，切向畸變和薄棱鏡畸變小，圖像中心區(qū)域的畸變 小，邊緣畸變大。 使用優(yōu)質(zhì)鏡頭可以減少畸變誤差的影響，但在精密測量中，需要考慮畸變的影響，對測量結(jié)果進(jìn)行修正。

  不同測量方法引起的誤差主要是指不同圖像處理技術(shù)引起的識別和量化誤差。 圖像的邊緣是圖像的基本特征，是圖像中物體輪廓或物體不同表面之間的邊界的反映。 邊緣輪廓是人類識別物體形狀的重要因素，也是圖像處理中的重要處理對象。 在圖像處理過程中，需要進(jìn)行邊緣提取，而數(shù)字圖像處理技術(shù)中邊緣提取的方法有很多種。 選擇不同的提取方法會導(dǎo)致同一試件的邊緣位置發(fā)生很大的變化，從而影響最終的邊緣位置。 例如，在測量圓形工件的半徑和圓心時(shí)，當(dāng)圓的輪廓發(fā)生變化時(shí)，其半徑值和圓心位置也會隨之變化。 可見，在圖像處理過程中，圖像處理算法對儀器的測量精度有著非常重要的影響，是圖像測量的重點(diǎn)。

2.2 制造誤差

  影像測量儀的制造誤差有：導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的誤差、安裝誤差等。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的誤差主要是影像測量儀機(jī)構(gòu)誤差中的直線運(yùn)動定位誤差。 影像測量儀是一種正交坐標(biāo)系測量儀器。 直角坐標(biāo)系測量儀具有三個(gè)相互垂直的軸，即X、Y、Z軸，三個(gè)運(yùn)動部件沿這三個(gè)軸運(yùn)動，使CCD相對于被測工件做三維直線運(yùn)動。 使用高質(zhì)量的運(yùn)動指南可以減少此類錯(cuò)誤的影響。 安裝誤差主要在于相機(jī)與工作臺面的相對關(guān)系，如圖3所示。當(dāng)CCD相機(jī)的測量平臺與鏡頭呈一定角度H時(shí)，根據(jù)幾何知識，誤差計(jì)算 可以得到如下公式：

  D =L(1- cosH)

  如果圖像測量儀的測量平臺水平性能和CCD相機(jī)的安裝都很好，它們之間的夾角在范圍內(nèi)，這個(gè)誤差是很小的。

  2.3 運(yùn)行錯(cuò)誤

  影像測量儀的操作誤差有：測量環(huán)境和條件變化（如溫度變化、電壓波動、光照條件變化、機(jī)構(gòu)磨損等）引起的誤差和動態(tài)誤差。 由于溫度的變化，影像測量儀各部件的尺寸、形狀、相互位置關(guān)系以及一些重要的特性參數(shù)都會發(fā)生變化，從而影響儀器的精度。 溫度的變化還可能引起電氣參數(shù)的變化和儀器特性的變化，造成溫度靈敏度漂移和溫度零漂移。 電壓和光照條件的變化會影響圖像測量儀上下光源的亮度，導(dǎo)致系統(tǒng)光照不均勻，從而導(dǎo)致采集圖像邊緣出現(xiàn)陰影導(dǎo)致圖像邊緣提取誤差。 磨損使影像測量儀的零件產(chǎn)生尺寸、形狀和位置誤差，配合間隙增大，降低了儀器工作精度的穩(wěn)定性。 因此，改善測量操作條件可以有效降低此類誤差的影響。