影像測量儀技術(shù)基礎(chǔ)。PDF276頁

影像測量儀技術(shù)基礎(chǔ)視頻測量機技術(shù)，由王維農(nóng)和徐義華編輯，中國商業(yè)出版社出版編目（CIP）數(shù)據(jù)影像測量儀技術(shù)基礎(chǔ)/王維農(nóng)，由徐義華編輯。北京：商務(wù)印書館，2010.2ISBN 978 -7 -5044 -6733-1I。影子…n.①王…②徐…m圖像結(jié)構(gòu)測量儀W. TB8522 5 7 6 6中文版庫CIP數(shù)據(jù)驗證字（010)第0 Xi責(zé)任編輯：陳朝陽，商務(wù)印書館出版（100053北京廣安門內(nèi)寶W廟1￥ -）010www，c-cbook。com新華書店總公司北京經(jīng)銷處北京明月印刷有限公司發(fā)行印刷*** * 880 x 1 2 3 0 mm 3 2開8.625印刷張21.3萬個字符2010年3月1日2010年3月第1版印刷價格：28.00元*氺氺氺（如果可以印刷質(zhì)量問題，可以替換）內(nèi)容提要本書系統(tǒng)地介紹了影像測量儀的相關(guān)知識，包括影像測量儀的簡要歷史，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，測量原理和支持的測量軟件為了使讀者更準(zhǔn)確地掌握影像測量儀的使用，本書還專門介紹了幾個使用影像測量儀進行測量的典型例子，力求讓讀者對它有更深入的了解。理解的影像測量儀。

本書內(nèi)容豐富，圖片和文字豐富，實用性強?？捎米鞲骷売嬃坎块T或企事業(yè)單位的計量檢定人員的培訓(xùn)教材，也可作為高等學(xué)校測控專業(yè)的教科書，也可用于影像測量儀行業(yè)研究與開發(fā)。 ，各級生產(chǎn)，技術(shù)服務(wù)和質(zhì)量管理人員可供參考。代言一中國改革開放三十年來，中國創(chuàng)造了人類歷史上前所未有的偉大奇跡！一個人口超過10億的國家連續(xù)30年保持GDP年均增長率約10％，這使數(shù)億人擺脫了貧困。這是一個奇跡！在過去的30年中，中國的制造業(yè)發(fā)展迅速，已成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，為中國的經(jīng)濟發(fā)展和就業(yè)做出了重大貢獻。如今，“中國制造”已成為全世界人民日常生活中不可或缺的一部分。我們相信，在未來十年中影像測量儀，從2010年到2020年，中國制造業(yè)必將發(fā)生更加深刻的變化。從“制造國”到“制造國”，從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”，是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。我們相信，這種轉(zhuǎn)變將以前所未有的速度推進。在全世界人民的眼中，十年后，我們的中國制造和中國品牌將告別低質(zhì)低價的形象，并成為高科技和高品質(zhì)的代名詞。精密測量儀器是提高制造質(zhì)量的關(guān)鍵之一。一國制造業(yè)的質(zhì)量水平與一國精密測量行業(yè)的發(fā)展水平直接相關(guān)。

但是，由于涉及光學(xué)，精密機電，自動控制和軟件的多學(xué)科技術(shù)，以及諸如基礎(chǔ)學(xué)科，技術(shù)水平和工業(yè)環(huán)境等許多因素的影響，因此中國自主品牌精密測量行業(yè)仍有待改善。迄今為止影像測量儀，在全球市場，甚至在中國市場，高端精密測量行業(yè)基本上已經(jīng)被歐美，日本等發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)品所主導(dǎo)。我們很高興看到在中國擁有獨立技術(shù)和品牌的精密測量公司正在迅速發(fā)展。多年來，在中國政府的不斷支持下，該行業(yè)的政策環(huán)境得到了極大的改善。一群非常杰出的年輕人才進入了精密測量行業(yè)。加上過去幾十年來在我國積累的高級專家技術(shù)人員，他們?yōu)橹袊灾骷夹g(shù)的迅速崛起做出了重要貢獻。威伯特精密技術(shù)有限公司從事精密圖像測量行業(yè)，這是杰出的例子之一。 ― 1 影像測量儀技術(shù)基礎(chǔ)作為行業(yè)中第一個正式發(fā)布的有關(guān)[影像測量儀]的技術(shù)專著，其難度和工作量自然很大。我很高興作者決心克服困難，而且確實做得很好。整本書內(nèi)容豐富，涵蓋了廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，并且某些章節(jié)具有相當(dāng)?shù)纳疃?。相信本書的出版將對促進整個圖像測量行業(yè)，特別是中國自主品牌的圖像測量行業(yè)起到積極作用。微軟高級副總裁沉向陽教授，博士，第2代-第2代幾何測量是測量領(lǐng)域最古老，最重要的分支之一。

近幾十年來，各種新技術(shù)，特別是計算機技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)使幾何測量儀器相互協(xié)調(diào)。這顯著提高了儀器的測量精度，降低了儀器的制造成本，并實現(xiàn)了儀器的多功能性，從而適應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中多品種，小批量和快速變化的測量要求。 影像測量儀是一種相對較新的幾何測量儀器。它是圖像處理技術(shù)和坐標(biāo)測量技術(shù)的有機結(jié)合。它是使用光學(xué)圖像探針的坐標(biāo)測量機。該圖像測量儀器提供了用于二維參數(shù)測量的測量方法，并且最新的技術(shù)發(fā)展使得可以測量三維物體的表面參數(shù)。因此，自本世紀(jì)初以來，影像測量儀已被廣泛用于企業(yè)和科研機構(gòu)。技術(shù)的發(fā)展為企業(yè)生產(chǎn)和科研機構(gòu)提供了新的測量方法和可能性。計量技術(shù)機構(gòu)肩負(fù)著為新的測量儀器研究科學(xué)合理的可追溯方法和方法的責(zé)任，并肩負(fù)著向公眾傳播計量知識的責(zé)任。計量技術(shù)機構(gòu)，儀器制造商和用戶的共同愿望是盡快將其新儀器的功能和性能告知其用戶或潛在用戶，以便用戶可以正確選擇和使用，并充分發(fā)揮其作用。儀器的性能。出于知識傳播的目的，本書的開頭和結(jié)尾介紹了影像測量儀的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢。中間部分分解并介紹了儀器的不同功能模塊，包括機器主體，圖像檢測系統(tǒng)和驅(qū)動器?？刂葡到y(tǒng)，測量軟件，誤差補償理論等介紹了基本原理和設(shè)計概念，并提供了較為完整的總體概念和詳細(xì)的分析。

本書還介紹了一些典型的測量示例，并為圖像測量儀器的用戶介紹了實際應(yīng)用。本書的兩位作者分別是中國計量科學(xué)研究院的坐標(biāo)測量技術(shù)專家和魏伯特精密技術(shù)有限公司的圖像測量產(chǎn)品開發(fā)負(fù)責(zé)人。他們均具有豐富的科學(xué)研究和理論知識背景，并基于3成像電暈測量儀技術(shù)，同時他們對影像測量儀的開發(fā)，生產(chǎn)和應(yīng)用有深刻的了解。通過作者之間的合作，本書具有完整的理論體系基礎(chǔ)和具體的技術(shù)細(xì)節(jié)，對科研機構(gòu)，儀器制造商和用戶具有很強的參考價值?？梢哉f，本書的出版是兩位作者對中國圖像測量和坐標(biāo)測量行業(yè)的重要貢獻。趙克功教授，博士，中國計量學(xué)會前院長，歐盟納米絕對測量首席科學(xué)家— 4 —前言影像測量儀是一種相對較新的精密幾何測量儀器。隨著近幾十年來技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用越來越廣泛，并且已成為許多精密制造公司使用的最常見的測量儀器之一。但是，行業(yè)內(nèi)還沒有正式發(fā)布的圖像測量儀器技術(shù)專著，給相關(guān)的科研，開發(fā)和應(yīng)用人員帶來了極大的不便。因此，我們在總結(jié)多年研發(fā)成果影像測量儀和坐標(biāo)測量機的相關(guān)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，編寫了本書，以適應(yīng)圖像測量行業(yè)的快速發(fā)展并滿足讀者的需求。

本書系統(tǒng)地介紹了影像測量儀的基本知識和相關(guān)概念。全書分為九章：第一章簡要介紹了影像測量儀的基本概念，發(fā)展歷史和結(jié)構(gòu)。第二章介紹了影像測量儀機械主體的組成和工作原理。第三章介紹了影像測量儀的驅(qū)動控制系統(tǒng)及其各部分的控制功能。第4章介紹影像測量儀的圖像檢測系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的每個組件和組成方案進行詳細(xì)說明。第5章介紹了圖像處理技術(shù)的測量算法，介紹了常用的測量軟件若干算法；第6章介紹了圖像測量軟件的常用功能，還介紹了某些行業(yè)中使用的特殊測量功能，以便讀者可以對整個軟件有基本的了解；第7章介紹了圖像測量儀器的誤差測量方法和補償技術(shù)，并介紹了該儀器的驗收和校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。第8章介紹了一些更典型的測量示例，既有簡單的工件測量，也有較復(fù)雜的批量測量任務(wù)構(gòu)造；第9章概述了影像測量儀的發(fā)展趨勢，并指出了未來的幾種可能的發(fā)展方向。這本書不僅是兩位作者的共同努力，也是集體智慧的結(jié)晶。本書的內(nèi)容嘗試從一般性論述入手，但許多內(nèi)容都是基于威爾伯特（Wilburt）多年的研發(fā)工作積累而得出的。因此，首先，我們要感謝威爾伯特團隊所有成員多年來的不懈努力！特別要感謝姚玉華先生的數(shù)據(jù)收集和本書的文字編輯工作，因為他們花了很多時間，并且做了很多耐心，細(xì)致而富有成果的工作。

丁乙說，沒有姚玉華先生的努力，今天就不可能完成這本書的出版！在本書編寫過程中，它還得到了國內(nèi)計量機構(gòu)，科研機構(gòu)和北京許多大學(xué)的資深專家和教授的大力支持。許多專家親自審查了一些手稿，并提出了寶貴的修改建議。我們特別感激！他們包括賈云德，王普天，沙丁果，石兆耀，謝華坤，鄧寧，張衡，聶應(yīng)華，權(quán)義之，王小飛，薛子，于繼平，張勇等。還有很多其他的一一列出。 。我們要感謝他們的慷慨的時間和贊美！由于本書編寫時間有限，因此無法與國內(nèi)外同行進行深入交流。我們希望這本書可以促進該行業(yè)的科學(xué)研究和業(yè)務(wù)部門之間的交流和討論，以便每個人都可以共同努力使這個行業(yè)變得更好。我們也希望當(dāng)這本書重新發(fā)行時，會更多地介紹同一行業(yè)的其他優(yōu)秀產(chǎn)品，從而使本書的內(nèi)容更加全面，對讀者更有價值。由于作者水平的限制，本書所涵蓋的《內(nèi)寧4》的深度不夠，不可避免地會遺漏和不當(dāng)之處。請批評并糾正讀者和同事。如果您對本書的內(nèi)容有任何意見或建議，請發(fā)送電子郵件至vmbcK）k @ t t k。 Z e CO m作者2010.1.24?2?第1章概述1 1.1 影像測量儀儀器的發(fā)展歷史11。1. 1光學(xué)測量儀器的發(fā)展2 1.1.2開發(fā)坐標(biāo)測量機5 1.1.3 影像測量儀開發(fā)10 1.1.4 影像測量儀和其他測量儀器12 1.2 影像測量儀 14 1.2.1測量儀器的基本結(jié)構(gòu)14 1.2.2 影像測量儀基本結(jié)構(gòu)16 1.3 影像測量儀分類18第2章機械體20 2.1 影像測量儀結(jié)構(gòu)類型20 2.1.1列類型影像測量儀 21 2.1.2固定橋類型影像測量儀 21 2.1.3移動橋類型影像測量儀 222。2導(dǎo)軌23 2.2.1滑動摩擦導(dǎo)向裝置24 2.2.2滾動導(dǎo)向裝置25 2.2.3空氣軸承導(dǎo)向裝置27 2.3傳動機構(gòu)292。3.1螺絲驅(qū)動器3 0 2.3.2同步帶驅(qū)動器3 12- 3.3鋼皮帶驅(qū)動器32圖像光暈測量的技術(shù)基礎(chǔ)2. 3.4耦合33 2.4組件的材料34 2.4.1鑄鐵34 2.4.2鋼34 2.4.3花崗巖35 2.4.4陶瓷36 2.4.5鋁合金36 2.5直尺系統(tǒng)36 2.5.1標(biāo)尺36 2.5.1.1光柵3的工作原理2.5.1.2光柵4的性能指標(biāo)2.5.1.3玻璃透射光柵41金屬反射光柵42 2.5.2磁性秤43 2.6大準(zhǔn)影像測量儀機械主體設(shè)計45第3章驅(qū)動控制系統(tǒng)473.1基本控制原理473.1.1開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)473.1.2 PID控制器493.2控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)533.2.1典型結(jié)構(gòu)533.2.2實數(shù)結(jié)構(gòu)（列543.3控制器553.3.1坐標(biāo)收集5 63.3.2運動控制5 83.3.3光源控制6 03.3.4鏡頭控制6 2 2目錄[ k68]3.5手柄控制633.3.6狀態(tài)監(jiān)視643.3.7參數(shù)管理643.3.8通訊功能643.4電機和驅(qū)動ve 653.4.1步進電動機653. 4. 2交流伺服電動機683. 4. 3直流伺服電動機713.4.4驅(qū)動器743.5驅(qū)動器控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢75第4章圖像檢測系統(tǒng)76 4.1照明設(shè)備77 4.1.1照明77 4.1.2工件77的光學(xué)特性4.1.3光源79 4.1.3.1光源特性7 4.1.3.2鹵素?zé)艄庠? 4.1.3.3熒光燈光源8 4.1.3.4 LED光源814.1.4照明方案設(shè)計84 4.1.5 影像測量儀常用照明方案87 4.2鏡頭89 4.2.1鏡頭90 4.2的基本參數(shù)。2技術(shù)鏡頭的指示器92 4.2.3鏡頭選擇94 4.2.4遠(yuǎn)心鏡頭95 4-3圖像傳感器983圖像光暈測量儀fea 4.3.1CCD器件成像原理98 4.3.2CMOS器件100 4.3.3 CCD器件參數(shù)100 4.4圖像采集103 4.4.1圖像數(shù)據(jù)流103 4.4.2圖像采集卡104 4.5圖像成像模型106 4.6威爾伯特圖像檢測系統(tǒng)方案111第5章測量算法114 5.1圖像預(yù)處理技術(shù)115 5.1.1圖像平滑115 5.1.1.1鄰域平均濾波器116 5.1.1.2中值濾波器118 5.1.1.3高斯濾波器118 5.1.2對比度增強119 5.1.2.1線性變換12 5.1.2.2曲線變換121 5.1.3邊緣銳化122 5.2邊緣發(fā)現(xiàn)算法1245.2.1圖像二值化124 5.2.1.1選擇閾值的迭代方法125 5.2.1.2直方圖分析方法126 5.2.1.3局部閾值1265。2. 2形態(tài)濾波1 2 9 5.2.3邊緣檢測13 15. 2. 4邊緣連接1 3 45. 2. 4. 1啟發(fā)式搜索13 4 4目錄曲線擬合13 Hough變換13 5.3數(shù)據(jù)擬合137 5.3.1 lea的基本原理t平方方法138 5.3.2直線擬合140 5.3.3圓形擬合141 5.3.4平面擬合143 5.3.5其他數(shù)據(jù)擬合方法145 5.3.5.1遺傳算法145模擬退火算法145人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)14第6章圖像測量軟件1 4 76.1基本功能1476.1.1機器控制功能1476.1.1.1平臺控制6.1.1.2變焦鏡頭控制6.1.1.3自動聚焦功能146.1.1.4光源控制6.1.2幾何量測量功能1516.1.2.1四個測量元素6.1.2.2建立坐標(biāo)系6.1.2.3幾何元素的測量6.1.2.4三維測量6.1.2.5幾何公差設(shè)置6.1.2.6復(fù)制功能6.1.3自動測量功能16 36.1.4輸入和輸出功能16 4 影像測量儀 Zhishu “基礎(chǔ)知識6.2增強功能1656.2.1 SPC分析功能1666.2.2圖紙比較1716.2.3全景掃描1726.2.4小模塊齒輪測量1726.2.5自動測試篩網(wǎng)校準(zhǔn)功能1746.3測量軟件的發(fā)展趨勢175第7章誤差補償，驗收和校準(zhǔn)1777.1常用的標(biāo)準(zhǔn)儀器1787.1.1規(guī)塊1787.1.2步距規(guī)1797.1.3特殊長度標(biāo)準(zhǔn)裝置1807.1.4球和孔板1817.1.5專用光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)1827.1.6激光干涉儀1847.1.7電子能級] 87.2幾何誤差檢測和補償1867.2.1幾何參數(shù)誤差模型1877.2.2幾何參數(shù)錯誤1897.2.3幾何參數(shù)錯誤的綜合197 7.3圖像檢測系統(tǒng)的錯誤檢測和糾正1 9 8 [k244]3.1病噪聲199 [k244]3.2電子噪聲19 9 [k244]3.3 CCD誤差1 9 97 .3.4鏡頭畸變2（）（）[k244]3.5量化誤差2 0 17. 3。 6行抖動2 0 1 61記錄7.4軟件系數(shù)2027.5不可補償?shù)恼`差2027.5.1非儀器產(chǎn)生的誤差2027.5.2儀器產(chǎn)生的誤差2037.6驗收和校準(zhǔn)203 [k244]6.1概述20 [k244]6.2VDI / VDE2617-6.1簡介7.6. 3校準(zhǔn)和驗收之間的關(guān)系211第8章測量示例2138.1基本測量要求2138.1.1測量過程的基本要求2138.1.2 影像測量儀測量要求2148.2簡單工件測量2148.3塑料工件測量2158.4PCB電路板批量測量2188.4.1建立測量任務(wù)2188.4.2自動批量測量228.5手機外殼反向工程2258.6測試篩c校準(zhǔn)229第9章影像測量儀的發(fā)展趨勢2349.1多探針集成2349.2在線測量2389.3信息共享2399.4更精確的2409.5更有效的2417影像測量儀技術(shù)基礎(chǔ)242附錄A中英文通用名稱比較表242附錄B測量不確定度245附錄C形狀和位置公差249附錄DSPC Foundation 2511 SPC概念2512 SPC技術(shù)原理2523 SPC控制圖