對於圖像測（cè）量儀的測（cè）量（liàng）誤差分析，來關注了解一下

圖像測量儀是近年來基於計算機視覺檢測技術的新型*精密測（cè）量儀，廣泛應用於（yú）機械製造、電子、汽車、航（háng）空航天等行（háng）業。可用於在線檢測（cè）元件的尺寸、形狀和相互位置，以（yǐ）及光刻集成電路的劃線、定心孔（kǒng）、對準等。由於其通用性強、測量範圍大、精度高、性能好、實時性強，並能與柔性製造係（xì）統連接，所以得到了廣泛的應用（yòng）。

1.圖像測量儀的組成

圖像測量是將被測物體的（de）圖像視為檢測和信息傳輸的測量方法。其目的是從圖像中提取有用的信號，並基於圖（tú）像分析和識（shí）別對其進行測量。圖像是指物體發光和反射光的視覺印象。由於計算機隻能處理（lǐ）數字信息，圖（tú）像不（bú）能直接由計算機處理。在被計算機處理之前，圖像必（bì）須被轉換（huàn）成數字圖（tú）像，也就是數字化（huà）。因此，一個典型的圖像測量係統主要由六部分組成:光（guāng）源、機（jī）器、CCD攝像頭、圖像采集卡、運動控製係統和PC，如下圖所示。通（tōng）過各（gè）部分的組合，可（kě）以完成不同環境下的高精度圖像檢測任務。

圖像測量儀的測量過程（chéng）如下圖所（suǒ）示。首先將待測工件（jiàn）放在工作台上，啟動運動控製程序，通過運動控製卡控製X、Y、Z軸的運動，使（shǐ）其到達合適的位置，將待測工件的圖像清（qīng）晰地呈現在CCD上。電荷耦合器件將獲得的光信號轉換成電信號，然後通過圖像采集卡將待測物體的圖像采集到PC機上。然後通過圖像處理技術（shù）、空間幾何運算、運動控製和（hé）光柵數據采（cǎi）集運算，得到（dào）被測物（wù）體的幾（jǐ）何尺寸和待測（cè）物理量的檢測。*後由測量軟（ruǎn）件完成測量工作，獲得所需參數完（wán）成測量工作。

圖像測量過程

2.測量誤差分（fèn）析:

圖像測量儀的測量誤差是指圖像測量儀本身的固（gù）有誤差。儀器引起的誤（wù）差很多，在儀器的設計、製造（zào）和使（shǐ）用的各個階段都（dōu）可能出現（xiàn）誤差，分別稱為測量儀器的原理誤差、製造誤差和操作誤差。

2.1原理錯誤

圖像測量儀的原理（lǐ）誤差有:CCD攝像機畸變引起的誤差和不同測量（liàng）方法引起的誤差。相機的製（zhì）造和工藝，入射光通過各（gè）個鏡頭時的折射誤差和光（guāng）盤（pán）點陣的位（wèi）置誤差等。，光學（xué）係（xì）統存在非線性幾何畸變，使得目（mù）標像點與理論像點之間（jiān）存在多種類型（xíng）的幾何畸變，如徑向畸變、偏心畸變、薄棱鏡畸變等。徑向畸變大，切向畸變和（hé）薄棱鏡畸變小，圖像中心區域畸變小，邊緣（yuán）畸變大。使用高質量的鏡頭可以減少畸變誤差的影響，但在精密測量中需（xū）要考慮畸變的影響來校正測量結果。

不同測量方法引起的（de）誤（wù）差主要（yào）是指不同圖像處理技術引起的識別和量化誤差。圖像的邊緣是圖像的基本特征，是物體輪（lún）廓（kuò）或物體不同表麵之間的界麵（miàn）在圖像中的反（fǎn）映（yìng）。邊緣輪（lún）廓是人類識別物體形狀（zhuàng）的重（chóng）要因素，也是圖像處理中的重要處理對（duì）象。在圖像處理過程中，需要進行邊（biān）緣提取，在（zài）數字圖像處理技術（shù）中有許多不同的邊緣提取方法。選擇不同的提取方法* *會極大地改變同一被測件的邊緣位置，因此會對*終的測量結果產生影響。例如，測量圓形工件的半徑和中心時，當圓的輪廓改變時，其半徑值和中心（xīn）位置也會相應（yīng）改變。因此，在圖像處（chù）理過程中，圖像（xiàng）處理算法對儀器的測量精度有著非常（cháng）重要的影響，是圖像測量（liàng）的重點。

2.2製造誤差

圖像測量儀的製造誤（wù）差有:導向機構引起的誤差、安裝誤差等。導向機構引起的誤差主要是（shì）圖像（xiàng）測量儀機構誤差中的直線運動定位誤差。圖像測量（liàng）儀（yí）是一種正交坐標測量儀。正交坐標係測量儀有三個相互垂直的（de）軸，即X軸（zhóu）、Y軸和Z軸，三個運動部件沿著這三個軸運動，使（shǐ）CCD相對於被測工件做三維直線運動。選（xuǎn）擇高質量的運動導向（xiàng）機構可以減少這種誤差的影響。安裝誤（wù）差主要在於攝像頭與工作台（tái）的相對關係，如圖（tú）3所示。當測量平台與CCD相機的鏡頭呈一定角度h時，根據幾何知識可以得到誤差公式如下:

D =L(1- cosH)

攝像機安裝錯誤示意圖

如果圖像測量儀（yí）的測量平台水平性能和CCD攝像頭的安裝都很出色，那麽它們（men）之間的夾角在範圍之（zhī）內，誤差很小。

2.3操作錯誤

圖（tú）像測量儀器的操作誤差有:測量環境和條件變化(如溫度變化、電（diàn）壓波動（dòng）、光照條件變化、機構磨損等)引起（qǐ）的誤差。)，以及（jí）動態（tài）錯誤。由於溫度的變化，圖像測量儀各部件的尺寸、形狀、相互位置以及一些重要的（de）特征參數都發生了變化，從而影響了該儀器的精度。溫（wēn）度變化也可能（néng）導致電氣（qì）參數和儀器（qì）特性的變化，導致溫度靈敏度漂移和（hé）溫度零點漂移。並且電壓和光照（zhào）條件的變化會影響圖像測量儀上下光源（yuán）燈的亮度，導致係統光（guāng）照不均勻，從而在采集的圖（tú）像邊緣留下陰影，造成圖像邊緣提取錯誤。磨損會導致圖像測量儀零件（jiàn）的尺（chǐ）寸、形（xíng）狀（zhuàng）和位置出現誤差，增加配合間隙，降低該儀器工作精度的穩定性（xìng）。因此，測量操作條件的改善可以（yǐ）有效降低這（zhè）種誤差的影響。