影像測(cè)量?jī)x是近年來(lái)基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型高效精密測(cè)量?jī)x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(cè)，也可應(yīng)用于劃線、定心孔、光刻集成電路對(duì)準(zhǔn)等。因其通用性強(qiáng)、測(cè)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(cè)量?jī)x的組成

  圖像測(cè)量是利用被測(cè)物體的圖像作為測(cè)量方法來(lái)檢測(cè)和傳遞信息的測(cè)量方法。 其目的是從圖像中提取有用的信號(hào)，并基于圖像分析和識(shí)別進(jìn)行測(cè)量。 圖像是指物體的發(fā)光和反射光的視覺(jué)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(cè)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(dòng)控制系統(tǒng)、PC機(jī)，如下圖所示。 通過(guò)各部分的組合，完成不同環(huán)境下的各種高精度圖像檢測(cè)任務(wù)。

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

  2 測(cè)量誤差分析：

  影像測(cè)量?jī)x的測(cè)量誤差是指影像測(cè)量?jī)x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(cè)量?jī)x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(cè)量?jī)x的主要誤差有：CCD相機(jī)畸變引起的誤差和不同測(cè)量方法引起的誤差。 由于相機(jī)的制造工藝、入射光通過(guò)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(cè)量中，需要考慮畸變的影響，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。

  不同測(cè)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(shí)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(shí)別物體形狀的重要因素，也是圖像處理中的重要處理對(duì)象。 在圖像處理過(guò)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(huì)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(cè)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(huì)隨之變化。 可見(jiàn)，在圖像處理過(guò)程中，圖像處理算法對(duì)儀器的測(cè)量精度有著非常重要的影響，是圖像測(cè)量的重點(diǎn)。

2.2 制造誤差

  影像測(cè)量?jī)x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(cè)量?jī)x機(jī)構(gòu)誤差中的直線運(yùn)動(dòng)定位誤差。 影像測(cè)量?jī)x是一種正交坐標(biāo)系測(cè)量?jī)x器。 直角坐標(biāo)系測(cè)量?jī)x具有三個(gè)相互垂直的軸，即X、Y、Z軸，三個(gè)運(yùn)動(dòng)部件沿這三個(gè)軸運(yùn)動(dòng)，使CCD相對(duì)于被測(cè)工件做三維直線運(yùn)動(dòng)。 使用高質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)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(tái)面的相對(duì)關(guān)系，如圖3所示。當(dāng)CCD相機(jī)的測(cè)量平臺(tái)與鏡頭呈一定角度H時(shí)，根據(jù)幾何知識(shí)，誤差計(jì)算 可以得到如下公式：

  D =L(1- cosH)

  如果圖像測(cè)量?jī)x的測(cè)量平臺(tái)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(cè)量?jī)x的操作誤差有：測(cè)量環(huán)境和條件變化（如溫度變化、電壓波動(dòng)、光照條件變化、機(jī)構(gòu)磨損等）引起的誤差和動(dòng)態(tài)誤差。 由于溫度的變化，影像測(cè)量?jī)x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(huì)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(huì)影響圖像測(cè)量?jī)x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(cè)量?jī)x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(cè)量操作條件可以有效降低此類誤差的影響。