为解决多目相机快速标定以及构建不同坐标系之间位姿关系的问题,提出一种基于新型蜂窝立体结构靶标的多目相机标定方法,能够快速准确完成多目相机标定。通过仿生学原理设计的蜂窝立体结构具有5个附着自识别阵列标记的不同空间位姿平面,提升了标定稳定性以及鲁棒性;使用多目相机拍摄一幅图像即可完成相机标定以及坐标系间关系构建,提升了标定效率;最后,将所提方法与传统的相机标定方法进行了实验对比。结果表明相比于传统标定方法,所提方法的相机标定平均重投影误差降低了18.4%,多目相机间外参平均重投影误差降低了8.5%,遮挡干扰下平均重投影误差的相对误差仅为0.01 pixel,进一步验证了所提标定方法的可行性。

针对导光板模具微结构加工过程中微孔尺寸定时在位测量的要求,基于视觉测量技术提出了在微冲孔机床上集成导光板模具微孔点阵在位测量系统的解决方案。它通过相机获取微结构的加工图像,运用一系列图像处理算法提取测量目标的亚像素边缘并进行拟合。提出两步标定技术求取亚毫米视野镜头畸变映射及像素当量。通过将视觉测量结果与白光干涉仪的测量结果对比,证明该测量系统的精度能够达到±1μm以内,具有实时、快速、高精度、重复性好的等特点。

对于大幅面工件的几何尺寸很难进行全尺寸视觉测量的问题,提出一种单目视觉加运动控制联合的测量方法。该方法结合了图像检测功能与运动平台的可移动特点,对大尺度工件进行分区编号,控制直线精密定位平台按逆时针顺序对相应区域进行图像采集处理,并建立一种基于Canny边缘检测与分段序贯最小二乘法拟合求交点的角点检测算法,通过获取先后两不同区域图像角点坐标的偏差,结合定位平台位移信息,实现对大幅面工件的全尺寸视觉测量。最后运用建立的大尺寸工件视觉测量系统对特征丰富的工件进行测量实验,实验结果表明系统在200mm测量范围内可保证0.05mm的精度要求。

为验证堆芯复查期间通过单目视觉测量燃料组件间距精度,搭建测试平台,按照比例绘制模拟堆芯图。摄像机按照规划的运动轨迹拍摄模拟堆芯图片,通过标定求解摄像机内参数、外参数和畸变参数,将校正参数代入摄像机数学模型并对拍摄图片进行匹配,求解相邻组件上管座间距和组件高差值。将间距测量结果同模拟堆芯图组件已知间距比较,测量误差小于0.42 mm。测量结果显示精度在允许范围内(小于0.5 mm),验证了堆芯复查期间通过单目视觉测量燃料组件间距的可行性。

介绍了当代仿生计量学的新领域－视觉坐标测量机，并描述了各类视觉坐标测量机的特点、测量原理、应用领域、可以达到的测量准确度和发展前景。

提出了一种跟踪测距式视觉坐标测量系统，主要由一架摄像机、一台激光测距仪、一台计算机和一支光笔组成。测量时，摄像机测量光笔上四个光反射点的方向，依据这些方向激光测距仪可跟踪捕捉到任一光反射点，并测量出某一光反射点到激光测距仪的距离，由测得的方向和距离系统可计算出光笔笔尖接触点的三维坐标。根据四点透视问题（P4P）原理建立了系统的数学模型，由于摄像机测得的距离参数的引入，使得该数学模型（P4P问题）可以线性求解，而且解具有唯一性，推导出了被测点三维坐标的求解公式。和单摄像机视觉坐标测量系统的比对实验结果表明，在Z,Y,X轴方向上的测量稳定性精度可分别提高0．366mm、0．031mm和0.011mm。

本文介绍了一种基于32位高性能处理器的视觉精密测量系统的软硬件设计。图像传感器采集的条码图像通过精密定位算法得到绝对位移值,由以太网接口实现高速图像采集。该系统适用于高精度定位的各种位移测量。

设计一种综合应用激光三角法和二维机器视觉测量技术测量方法，实现对多高度小零件二维几何尺寸的测量。首先在测量高度范围内，利用线结构光进行高度测量标定，采用多项式拟合建立线结构光成像位置与高度的关系；用精密圆形靶标对不同高度平面进行二维尺寸标定，分别考虑不同高度平面坐标系映射到图像坐标系后光学放大率不同和坐标系间的不平行，CCD摄像枳．阵列垂直方向与水平方向不一定垂直的情况，以及光学镜头畸变等得到不同平面所在高度的二维尺寸测量标定参数，由此建立起各二维尺寸标定参数和高度的函数关系。对具有不同高度的小零件进行测量，并与三坐标测量机结果进行比对，多次测量的高度最大误差小于0．032mm，二维尺寸最大误差均小于0．08mm。

视觉测量由于具有非接触、高效、低成本、自动化程度高等优点,正逐渐取代传统的测量方法。提出了一种基于视觉测量的直齿圆柱齿轮尺寸参数的测量方法。首先,搭建了精密视觉测量系统,分析直齿圆柱齿轮视觉测量流程以及系统构成;其次,验证了视觉测量系统的可靠性,利用高精度光学玻璃进行标定和重复性精度评估,结果表明测量系统的误差均小于0.03Pixels;最后,运用凸集轮廓的方法定位齿顶圆,利用开运算的方法定位齿根圆,最终沿分度圆扫描灰度阶越,得出齿槽宽与齿厚,从而测量出齿轮的各项参数。实验结果表明,该方法快速准确,测量效果更加稳定。

在工业现场利用机器视觉技术对分离圆孔进行尺寸测量的应用越来越广泛,且测量精度和速度也不断地提升,但传统的圆孔测量方法对于多管类工件堆积在一起整体测量是难以实现的,常常存在漏检甚至无法提取等问题。为了解决此问题提出了一种基于模板匹配的多圆提取算法,首先在分离管状工件中建立单个工件的模板图像,其次使用该模板与实际待测量的工件组进行匹配,匹配完成后分离成单个的待测工件图像,分别对单个的图像进行边缘提取和圆参数拟合,最后建立坐标关系,根据图像尺寸得到实际的物理尺寸。通过对测量的尺寸和使用高精度三坐标仪得到真实尺寸对比,证明该方法的测量误差在0.01mm以内,可以应用于工业测量中。