影像测量仪技术基础。PDF276页
影像测量仪技术基础视频测量机技术，由王维农和徐义华编辑，中国商业出版社出版编目（CIP）数据影像测量仪技术基础/王维农，由徐义华编辑。北京：商务印书馆，2010.2ISBN 978 -7 -5044 -6733-1I。影子…n.①王…②徐…m图像结构测量仪W. TB8522 5 7 6 6中文版库CIP数据验证字（010)第0 Xi责任编辑：陈朝阳，商务印书馆出版（100053北京广安门内宝W庙1¥ -）010www，c-cbook。com新华书店总公司北京经销处北京明月印刷有限公司发行印刷*** * 880 x 1 2 3 0 mm 3 2开8.625印刷张21.3万个字符2010年3月1日2010年3月第1版印刷价格：28.00元*氺氺氺（如果可以印刷质量问题，可以替换）内容提要本书系统地介绍了影像测量仪的相关知识，包括影像测量仪的简要历史，系统结构，测量原理和支持的测量软件为了使读者更准确地掌握影像测量仪的使用，本书还专门介绍了几个使用影像测量仪进行测量的典型例子，力求让读者对它有更深入的了解。理解的影像测量仪。
本书内容丰富，图片和文字丰富，实用性强。可用作各级计量部门或企事业单位的计量检定人员的培训教材，也可作为高等学校测控专业的教科书，也可用于影像测量仪行业研究与开发。 ，各级生产，技术服务和质量管理人员可供参考。代言一中国改革开放三十年来，中国创造了人类历史上前所未有的伟大奇迹！一个人口超过10亿的国家连续30年保持GDP年均增长率约10％，这使数亿人摆脱了贫困。这是一个奇迹！在过去的30年中，中国的制造业发展迅速，已成为我国的支柱产业之一，为中国的经济发展和就业做出了重大贡献。如今，“中国制造”已成为全世界人民日常生活中不可或缺的一部分。我们相信，在未来十年中影像测量仪，从2010年到2020年，中国制造业必将发生更加深刻的变化。从“制造国”到“制造国”，从“中国制造”到“中国创造”，是不可逆转的趋势。我们相信，这种转变将以前所未有的速度推进。在全世界人民的眼中，十年后，我们的中国制造和中国品牌将告别低质低价的形象，并成为高科技和高品质的代名词。精密测量仪器是提高制造质量的关键之一。一国制造业的质量水平与一国精密测量行业的发展水平直接相关。
但是，由于涉及光学，精密机电，自动控制和软件的多学科技术，以及诸如基础学科，技术水平和工业环境等许多因素的影响，因此中国自主品牌精密测量行业仍有待改善。迄今为止影像测量仪，在全球市场，甚至在中国市场，高端精密测量行业基本上已经被欧美，日本等发达国家的产品所主导。我们很高兴看到在中国拥有独立技术和品牌的精密测量公司正在迅速发展。多年来，在中国政府的不断支持下，该行业的政策环境得到了极大的改善。一群非常杰出的年轻人才进入了精密测量行业。加上过去几十年来在我国积累的高级专家技术人员，他们为中国自主技术的迅速崛起做出了重要贡献。威伯特精密技术有限公司从事精密图像测量行业，这是杰出的例子之一。 ― 1 影像测量仪技术基础作为行业中第一个正式发布的有关[影像测量仪]的技术专着，其难度和工作量自然很大。我很高兴作者决心克服困难，而且确实做得很好。整本书内容丰富，涵盖了广泛的技术领域，并且某些章节具有相当的深度。相信本书的出版将对促进整个图像测量行业，特别是中国自主品牌的图像测量行业起到积极作用。微软高级副总裁沉向阳教授，博士，第2代-第2代几何测量是测量领域最古老，最重要的分支之一。
近几十年来，各种新技术，特别是计算机技术的发展，已经使几何测量仪器相互协调。这显着提高了仪器的测量精度，降低了仪器的制造成本，并实现了仪器的多功能性，从而适应了现代工业生产中多品种，小批量和快速变化的测量要求。 影像测量仪是一种相对较新的几何测量仪器。它是图像处理技术和坐标测量技术的有机结合。它是使用光学图像探针的坐标测量机。该图像测量仪器提供了用于二维参数测量的测量方法，并且最新的技术发展使得可以测量三维物体的表面参数。因此，自本世纪初以来，影像测量仪已被广泛用于企业和科研机构。技术的发展为企业生产和科研机构提供了新的测量方法和可能性。计量技术机构肩负着为新的测量仪器研究科学合理的可追溯方法和方法的责任，并肩负着向公众传播计量知识的责任。计量技术机构，仪器制造商和用户的共同愿望是尽快将其新仪器的功能和性能告知其用户或潜在用户，以便用户可以正确选择和使用，并充分发挥其作用。仪器的性能。出于知识传播的目的，本书的开头和结尾介绍了影像测量仪的发展历史和发展趋势。中间部分分解并介绍了仪器的不同功能模块，包括机器主体，图像检测系统和驱动器。控制系统，测量软件，误差补偿理论等介绍了基本原理和设计概念，并提供了较为完整的总体概念和详细的分析。
本书还介绍了一些典型的测量示例，并为图像测量仪器的用户介绍了实际应用。本书的两位作者分别是中国计量科学研究院的坐标测量技术专家和魏伯特精密技术有限公司的图像测量产品开发负责人。他们均具有丰富的科学研究和理论知识背景，并基于3成像电晕测量仪技术，同时他们对影像测量仪的开发，生产和应用有深刻的了解。通过作者之间的合作，本书具有完整的理论体系基础和具体的技术细节，对科研机构，仪器制造商和用户具有很强的参考价值。可以说，本书的出版是两位作者对中国图像测量和坐标测量行业的重要贡献。赵克功教授，博士，中国计量学会前院长，欧盟纳米绝对测量首席科学家— 4 —前言影像测量仪是一种相对较新的精密几何测量仪器。随着近几十年来技术的发展，其应用越来越广泛，并且已成为许多精密制造公司使用的最常见的测量仪器之一。但是，行业内还没有正式发布的图像测量仪器技术专着，给相关的科研，开发和应用人员带来了极大的不便。因此，我们在总结多年研发成果影像测量仪和坐标测量机的相关经验的基础上，编写了本书，以适应图像测量行业的快速发展并满足读者的需求。
本书系统地介绍了影像测量仪的基本知识和相关概念。全书分为九章：第一章简要介绍了影像测量仪的基本概念，发展历史和结构。第二章介绍了影像测量仪机械主体的组成和工作原理。第三章介绍了影像测量仪的驱动控制系统及其各部分的控制功能。第4章介绍影像测量仪的图像检测系统，并对系统的每个组件和组成方案进行详细说明。第5章介绍了图像处理技术的测量算法，介绍了常用的测量软件若干算法；第6章介绍了图像测量软件的常用功能，还介绍了某些行业中使用的特殊测量功能，以便读者可以对整个软件有基本的了解；第7章介绍了图像测量仪器的误差测量方法和补偿技术，并介绍了该仪器的验收和校准标准。第8章介绍了一些更典型的测量示例，既有简单的工件测量，也有较复杂的批量测量任务构造；第9章概述了影像测量仪的发展趋势，并指出了未来的几种可能的发展方向。这本书不仅是两位作者的共同努力，也是集体智慧的结晶。本书的内容尝试从一般性论述入手，但许多内容都是基于威尔伯特（Wilburt）多年的研发工作积累而得出的。因此，首先，我们要感谢威尔伯特团队所有成员多年来的不懈努力！特别要感谢姚玉华先生的数据收集和本书的文字编辑工作，因为他们花了很多时间，并且做了很多耐心，细致而富有成果的工作。
丁乙说，没有姚玉华先生的努力，今天就不可能完成这本书的出版！在本书编写过程中，它还得到了国内计量机构，科研机构和北京许多大学的资深专家和教授的大力支持。许多专家亲自审查了一些手稿，并提出了宝贵的修改建议。我们特别感激！他们包括贾云德，王普天，沙丁果，石兆耀，谢华坤，邓宁，张衡，聂应华，权义之，王小飞，薛子，于继平，张勇等。还有很多其他的一一列出。 。我们要感谢他们的慷慨的时间和赞美！由于本书编写时间有限，因此无法与国内外同行进行深入交流。我们希望这本书可以促进该行业的科学研究和业务部门之间的交流和讨论，以便每个人都可以共同努力使这个行业变得更好。我们也希望当这本书重新发行时，会更多地介绍同一行业的其他优秀产品，从而使本书的内容更加全面，对读者更有价值。由于作者水平的限制，本书所涵盖的《内宁4》的深度不够，不可避免地会遗漏和不当之处。请批评并纠正读者和同事。如果您对本书的内容有任何意见或建议，请发送电子邮件至vmbcK）k @ t t k。 Z e CO m作者2010.1.24•2•第1章概述1 1.1 影像测量仪仪器的发展历史11。1. 1光学测量仪器的发展2 1.1.2开发坐标测量机5 1.1.3 影像测量仪开发10 1.1.4 影像测量仪和其他测量仪器12 1.2 影像测量仪 14 1.2.1测量仪器的基本结构14 1.2.2 影像测量仪基本结构16 1.3 影像测量仪分类18第2章机械体20 2.1 影像测量仪结构类型20 2.1.1列类型影像测量仪 21 2.1.2固定桥类型影像测量仪 21 2.1.3移动桥类型影像测量仪 222。2导轨23 2.2.1滑动摩擦导向装置24 2.2.2滚动导向装置25 2.2.3空气轴承导向装置27 2.3传动机构292。3.1螺丝驱动器3 0 2.3.2同步带驱动器3 12- 3.3钢皮带驱动器32图像光晕测量的技术基础2. 3.4耦合33 2.4组件的材料34 2.4.1铸铁34 2.4.2钢34 2.4.3花岗岩35 2.4.4陶瓷36 2.4.5铝合金36 2.5直尺系统36 2.5.1标尺36 2.5.1.1光栅3的工作原理2.5.1.2光栅4的性能指标2.5.1.3玻璃透射光栅41金属反射光栅42 2.5.2磁性秤43 2.6大准影像测量仪机械主体设计45第3章驱动控制系统473.1基本控制原理473.1.1开环和闭环系统473.1.2 PID控制器493.2控制系统的结构533.2.1典型结构533.2.2实数结构（列543.3控制器553.3.1坐标收集5 63.3.2运动控制5 83.3.3光源控制6 03.3.4镜头控制6 2 2目录[ k68]3.5手柄控制633.3.6状态监视643.3.7参数管理643.3.8通讯功能643.4电机和驱动ve 653.4.1步进电动机653. 4. 2交流伺服电动机683. 4. 3直流伺服电动机713.4.4驱动器743.5驱动器控制系统的发展趋势75第4章图像检测系统76 4.1照明设备77 4.1.1照明77 4.1.2工件77的光学特性4.1.3光源79 4.1.3.1光源特性7 4.1.3.2卤素灯光源8 4.1.3.3荧光灯光源8 4.1.3.4 LED光源814.1.4照明方案设计84 4.1.5 影像测量仪常用照明方案87 4.2镜头89 4.2.1镜头90 4.2的基本参数。2技术镜头的指示器92 4.2.3镜头选择94 4.2.4远心镜头95 4-3图像传感器983图像光晕测量仪fea 4.3.1CCD器件成像原理98 4.3.2CMOS器件100 4.3.3 CCD器件参数100 4.4图像采集103 4.4.1图像数据流103 4.4.2图像采集卡104 4.5图像成像模型106 4.6威尔伯特图像检测系统方案111第5章测量算法114 5.1图像预处理技术115 5.1.1图像平滑115 5.1.1.1邻域平均滤波器116 5.1.1.2中值滤波器118 5.1.1.3高斯滤波器118 5.1.2对比度增强119 5.1.2.1线性变换12 5.1.2.2曲线变换121 5.1.3边缘锐化122 5.2边缘发现算法1245.2.1图像二值化124 5.2.1.1选择阈值的迭代方法125 5.2.1.2直方图分析方法126 5.2.1.3局部阈值1265。2. 2形态滤波1 2 9 5.2.3边缘检测13 15. 2. 4边缘连接1 3 45. 2. 4. 1启发式搜索13 4 4目录曲线拟合13 Hough变换13 5.3数据拟合137 5.3.1 lea的基本原理t平方方法138 5.3.2直线拟合140 5.3.3圆形拟合141 5.3.4平面拟合143 5.3.5其他数据拟合方法145 5.3.5.1遗传算法145模拟退火算法145人工神经网络14第6章图像测量软件1 4 76.1基本功能1476.1.1机器控制功能1476.1.1.1平台控制6.1.1.2变焦镜头控制6.1.1.3自动聚焦功能146.1.1.4光源控制6.1.2几何量测量功能1516.1.2.1四个测量元素6.1.2.2建立坐标系6.1.2.3几何元素的测量6.1.2.4三维测量6.1.2.5几何公差设置6.1.2.6复制功能6.1.3自动测量功能16 36.1.4输入和输出功能16 4 影像测量仪 Zhishu “基础知识6.2增强功能1656.2.1 SPC分析功能1666.2.2图纸比较1716.2.3全景扫描1726.2.4小模块齿轮测量1726.2.5自动测试筛网校准功能1746.3测量软件的发展趋势175第7章误差补偿，验收和校准1777.1常用的标准仪器1787.1.1规块1787.1.2步距规1797.1.3特殊长度标准装置1807.1.4球和孔板1817.1.5专用光学标准1827.1.6激光干涉仪1847.1.7电子能级] 87.2几何误差检测和补偿1867.2.1几何参数误差模型1877.2.2几何参数错误1897.2.3几何参数错误的综合197 7.3图像检测系统的错误检测和纠正1 9 8 [k244]3.1病噪声199 [k244]3.2电子噪声19 9 [k244]3.3 CCD误差1 9 97 .3.4镜头畸变2（）（）[k244]3.5量化误差2 0 17. 3。 6行抖动2 0 1 61记录7.4软件系数2027.5不可补偿的误差2027.5.1非仪器产生的误差2027.5.2仪器产生的误差2037.6验收和校准203 [k244]6.1概述20 [k244]6.2VDI / VDE2617-6.1简介7.6. 3校准和验收之间的关系211第8章测量示例2138.1基本测量要求2138.1.1测量过程的基本要求2138.1.2 影像测量仪测量要求2148.2简单工件测量2148.3塑料工件测量2158.4PCB电路板批量测量2188.4.1建立测量任务2188.4.2自动批量测量228.5手机外壳反向工程2258.6测试筛c校准229第9章影像测量仪的发展趋势2349.1多探针集成2349.2在线测量2389.3信息共享2399.4更精确的2409.5更有效的2417影像测量仪技术基础242附录A中英文通用名称比较表242附录B测量不确定度245附录C形状和位置公差249附录DSPC Foundation 2511 SPC概念2512 SPC技术原理2523 SPC控制图
