基于机器视觉的面内转角测量方法的研究

【摘要】本文通过研究国内外现有典型的面内转角测量技术方案,总结出各类测量方案的缺陷和不足,提出一种新的基于机器视觉的面内转角测量的高精度测量方法。采用光学成像镜头、面阵CCD摄相机和带发光点阵的标准点阵平面靶组成一套基于视觉的面内转角测量系统。将标准点阵平面靶牢固的安装在待测转动部件的端面上,面阵CCD摄像机安装在距离标准点阵平面靶一定距离的位置,通过面阵CCD摄像机测量标准点阵平面靶的视觉图像,通过灰度重心法对图像进行处理,得到对应的各个靶点灰度图像的中心坐标。在面内转角测量的初始位置,通过四次曲线拟合的方法对摄像机进行标定,并建立摄像机的误差数学模型；当标准点阵平面靶随待测转动部件转过一定角度后,通过面阵CCD摄像机采集一幅标准点阵平面靶的数字图像,通过灰度重心法得到特征点像面坐标,再通过像面坐标与物面坐标的映射关系得到对应特征点的物面坐标,根据标准点阵平面靶旋转前后平面靶上的各靶点在物平面上的坐标变化,并通过特征点坐标旋转测量方法检测点阵旋转的角度。通过仿真实验和实际测量实验对面内转角进行测量实验,实验结果表明：此测量方法实现了面内转角的非接触的高精度测量,面内转角测量精度达到2角秒,并且可以实现微小角度和大角度的测量。通过对整个面内转角测量系统进行分析,建立了面内转角测量系统的误差数学模型,并对各种系统误差的产生原因进行详细的分析,通过仿真实验和实际测量实验对各种系统误差进行分析和研究,得出各种系统误差与面内转角测量精度的关系,并得到对测量精度影响较大的系统误差,为进一步提高系统测量精度提供依据。
【作者】纪贤瑞；
【导师】李为民；
【作者基本信息】中国科学技术大学，精密仪器及机械，2014，硕士
【关键词】转角测量；机器视觉；CCD摄像机；平面靶；精度分析；系统误差；

【参考文献】
[1]姚佳豆.基于SCORM标准的移动学习资源的设计与开发[D].北京交通大学,2011.
[2]张磊.共面波导与微带线无通孔转接头结构的研究与设计[D].南京邮电大学,电磁场与微波技术,2013,硕士.
[3]吕梦娇.小分子化合物与DNA相互作用的光谱性质的研究[D].河北大学,无机化学,2014,硕士.
[4]牛广平.椭圆曲线密码体制及其在宽带无线IP网络中的应用[D].西安电子科技大学,计算机系统结构,2004,硕士.
[5]佟丹.电网故障下全功率型风电机组暂态穿越研究[D].华中科技大学,电气工程,2013,硕士.
[6]闫红磊.基于信息熵的兰州市土地利用结构和产业结构相互关系研究[D].甘肃农业大学,土地资源管理,2013,硕士.
[7]邱剑.基于FPGA的虚拟无线电射频前端及PCIe接口设计[D].南昌航空大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[8]丁勇.高密度核壳型磁性琼脂糖介质及磁稳流化床吸附蛋白质的研究[D].天津大学,生物化工,2004,硕士.
[9]樊淑丽.改性阳离子丙烯酸酯共聚物乳液的合成研究[D].沈阳理工大学,材料物理与化学,2012,硕士.
[10]刘光临,刘梅清,董益林,徐叶琴.大型双速全调节轴流泵的运行特性[J].农业机械学报.1993(03)
[11]梅从立,黄文涛,殷开婷,刘国海.基于Hammerstein模型的感应电机变频器调速系统神经网络控制[J].控制与决策,2015,06:1148-1152.
[12]冯春贵.基于RFID的车辆超速自动监测系统设计[D].西南大学,农业电气化与自动化,2013,硕士.
[13]孙业成.三维微极流体方程和广义磁流体方程正则性准则[D].湘潭大学,基础数学,2012,硕士.
[14]邱磊.基于网络的温室环境监控专家系统的研究[D].浙江工业大学,2005.
[15]陈凯.3G后小灵通还能生存吗?[J].通信企业管理,2005,04:10-15.
[16]李树刚,吴智铭,庞小红.一种快速压缩遗传算法及其仿真研究[J].控制与决策,2004,06:683-686.
[17]张伟.磁制冷材料的磁热性能与磁热效应测量方法的研究[D].内蒙古师范大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[18]吕恢艳.基于Oracle的智能大厦OA分布式数据库系统研究[D].武汉理工大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[19]王芮清.中、英两国应用语言学发展状况对比分析[D].东北师范大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[20]吴琪,左万利.一个粮食聚类分析系统的设计与实现[J].北京联合大学学报(自然科学版),2005,03:45-50.
[21]张欣欣.中国国有企业改革进程中寻租现象分析[D].东北财经大学,西方经济学,2012,硕士.
[22]王松岩,于继来.风速与风电功率的联合条件概率预测方法[J].中国电机工程学报,2011,07:7-15.
[23]陈百忠.奥巴马政府“重返亚太”战略的分析[D].上海外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[24]王阳.宏观调控权运行法律规制研究[D].南京师范大学,经济法学,2012,硕士.
[25]邱琳.白菜花粉发育与授粉受精相关基因BcAHA8的表达分析及BcSKS11的功能鉴定[D].浙江大学,蔬菜学,2012,硕士.
[26]周丽娜.小学高年级数学分层作业实施策略的研究[D].东北师范大学,小学教育,2012,硕士.
[27]王栋.小鼠B6品系自发突变白斑的遗传学研究[D].河南农业大学,动物遗传育种与繁殖,2012,硕士.
[28]张豪杰.《蕉林鸣清音》的创作体会[D].湖南师范大学,艺术（专业学位）,2013,硕士.
[29]孙炜,王耀南,毛建旭.基于模糊B样条基函数神经网络控制的交流伺服系统[J].控制与决策,2000,03:290-292+321.
[30]张格梁.地名标准化与城市建设应保持一致性[J].中国地名.2005(01)
[31]张婵.倪译《史记》中文化术语英译透明性及译者调节[D].大连理工大学,外国语言学及应用语言,2013,硕士.
[32]周丽娟.云南省“省直管县”财政体制改革运行效果研究[D].云南师范大学,金融学,2013,硕士.
[33]彭其龙.南方次生林珍贵乡土树种的价值评价和高效利用研究[D].中南林业科技大学,森林经理学,2014,硕士.
[34]齐新.碾压混凝土溢流坝温度应力计算分析[D].西安理工大学,水利工程,2003,硕士.
[35]祝昇翔.基于Verilog HDL的IS-95 CDMA反向接入信道模块的研究[D].天津大学,通信与信息系统,2004,硕士.
[36]赵程光.可穿戴偶极子天线与超宽带印刷天线的设计[D].西安电子科技大学,电磁场与微波技术,2012,硕士.
[37]娄国充.铁路隧道下穿既有路基沉降规律及控制标准研究[D].北京交通大学,2012.
[38]刘佳启,朱灵君,崔钢锋.技改合同管理系统的开发与应用[J].一重技术.2006(06)
[39]谈俊峰.信息系统软件中分析模式的研究与应用[D].河海大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[40]曹建云.球磨石墨及球磨石墨/氧化锰复合材料制备与电容性能研究[D].哈尔滨工业大学,2011.
[41]晚春东,王娅,索君莉.供应链环境下食品质量安全风险问题研究[J].哈尔滨工业大学学报(社会科学版),2014,06:136-140.
[42]刘江,王璞.2.0μm石墨烯被动调Q掺铥全光纤激光器[J].中国激光,2011,10:186.
[43]董国新,李建权,房继宏,李杰,叶庆权.变频调速器在低频辊道上的应用[J].冶金自动化,1996,05:42-43.
[44]解国凤.论刑事诉讼中近亲属作证豁免权[D].黑龙江大学,法律,2013,硕士.
[45]李玉林.基于纳米材料修饰的过氧化氢传感器的研究[D].山西大学,2011.
[46]吴泽鹏.非制冷红外热成像系统关键技术研究[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所),机械工程,2013,硕士.
[47]黄勇琴.自然越冬过程中冬荷抗寒及休眠生理生化特性研究[D].河南农业大学,园林植物与观赏园艺,2012,硕士.
[48]檀林峰.美铝渤海铝业有限公司人力资源发展战略研究[D].燕山大学,工商管理,2013,硕士.
[49]潘芹芹.产业集聚与出口贸易的互动机制研究[D].安徽大学,国际贸易学,2013,硕士.
[50]程艳艳.民办小学语文教师生存状态的叙事研究[D].首都师范大学,课程与教学论,2013,硕士.