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成果名称：基于机器视觉的在线柔性三坐标测量系统的研究
申请单位：北京航空航天大学
鉴定日期：2004年5月15日
成果编号：鉴字[教JP2004] 第005号
学 科：仪器仪表
成果简介：
本项目“基于机器视觉的在线柔性三坐标测量系统的研究”是教育部跨世纪优秀人才培养计划基金资助项目，并在研究过程中得到了相关企业的经费支持和成果应用。项目完成时间为2000年1月─2003年12月。
本项目基于结构光视觉原理，由多个视觉传感器组建一柔性的空间三坐标测量系统，以完成对大型物体的三维空间尺寸的全自动实时测量。本项目以建立在线柔性三坐标测量系统为载体，对多传感器视觉检测系统所涉及的关键技术及其存在的问题，从理论、方法和实验上进行了深入的研究和探讨，在结构光视觉传感器的结构设计、结构光视觉检测系统的模型建模、视觉特征信息的提取、传感器的局部标定、视觉检测系统的全局标定方法、工件传输、工件定位和电气控制等方面完成了一系列工作，进行了相应的仿真和实验验证，并在实际构建的在线柔性三坐标测量系统中得到了应用。多传感器视觉检测系统的全局标定精度优于0.24 ，全局测量精度优于0.30 。由多个视觉传感器的组合可以实现任意大测量范围的测量，本系统由12个视觉传感器构成，测量范围为2 。
与国内外同类技术比较，本研究成果的创造性工作如下：
1.建立了空间椭圆中心点在摄像机像平面上的透视投影畸变误差模型，并给出了畸变误差的定量描述,为圆孔（椭圆孔）、圆柱（椭圆柱）类工件的中心位置的视觉检测、结构光三维视觉检测应用及视觉检测中CCD摄像机内部参数标定等问题的有效解决提供了重要的理论依据。
2.提出了一种基于双重交比不变的线结构光视觉传感器标定方法，并设计了相应的三维立体标定靶标，该方法有效提高了线结构光视觉传感器的标定精度。
3.提出了一种基于自由移动共面标定靶标的线结构光视觉传感器的现场标定方法，该方法增强了传感器现场标定的实用性和便捷性,并降低了标定成本。
4.提出了一种基于世界坐标唯一法的多传感器视觉检测系统全局标定方法。该方法降低了劳动强度，减少了坐标系转换，保证了系统标定状态和工作状态的一致性，在一定程度上提高了全局标定的精度及系统测量精度。
本项目成果已用于中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所YLH-DJ2001轮胎动平衡测量机的研制与生产，并成功应用于山东玲珑橡胶有限公司轮胎生产线上的轮胎动平衡检测。系统测量的轮胎内径最大为600mm，轮胎外径最大为1000mm，轮胎断面宽度最大为800m。应用结果表明，该视觉系统检测精度高、速度快（小于200ms），操作方便、运行可靠，取得了满意的效果和显著的经济效益。本项目成果在工业环境中作为几何量测量手段具有广阔的应用前景。
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