影像测量仪的测量误差分析
影像测量仪是近年来基于计算机视觉检测技术开发的一种高效新型精密测量仪器，广泛应用于机械制造、电子、汽车、航空航天等行业。可用于元件尺寸、形状和相互位置的在线检测，也可用于划线、定心孔、光刻集成电路对位等。因其通用性强、测量范围大、精度高，性能好，实时性强，可与柔性制造系统对接，用途广泛。
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影像测量仪的组成
图像测量是一种利用被测物体的图像作为信息的检测和传递的测量方法。其目的是从图像中提取有用信号，并基于图像分析和识别进行测量。形象是指物体发光和反射光的视觉印象。由于计算机只能处理数字信息，因此计算机无法直接处理图像。图像在被计算机处理之前必须转换为数字形式。 Image，即对图像进行数字化处理。因此，一个典型的图像测量系统主要由6部分组成：光源、机器、CCD相机、图像采集卡、运动控制系统和PC，如下图所示。通过各部分的组合，完成不同环境下的各种高精度图像检测任务。
影像测量仪的测量过程如下图所示。首先将待测工件放在工作台上，启动运动控制程序，通过运动控制卡控制X、Y、Z轴的运动影像测量仪，使其到达合适的位置，并使工件的图像为被测物体可以清晰地呈现给CCD 在CCD中，将获得的光信号转换为电信号，然后通过图像采集卡将被测物体的图像采集到PC中。然后通过图像处理技术、空间几何运算、运动控制、光栅数据的采集和运算，得到被测物体的几何尺寸和被测物理量的检测，最后通过测量完成测量工作软件获取所需结果参数，完成测量工作。
图像测量过程
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测量误差分析：
影像测量仪的测量误差是指影像测量仪本身的固有误差。仪器引起的误差是多方面的，在仪器设计、制造和使用的各个阶段都可能出现误差，称为测量仪器的原理误差、制造误差和操作误差。
2.1 原理错误
影像测量仪的原理误差为：CCD摄像头畸变造成的误差和测量方法不同造成的误差。由于相机的制造和技术、入射光通过各个镜头时的折射误差和CD点阵的位置误差等原因，光学系统具有非线性几何畸变，使得光学系统之间存在多种类型。目标像点和理论像点。几何畸变：径向畸变、偏心畸变、薄棱镜畸变等，径向畸变大，切向畸变和薄棱镜畸变小，图像中心区畸变小，边缘畸变大。使用高质量的镜头可以减少畸变误差的影响，但在精密测量中需要考虑畸变的影响来校正测量结果。
不同测量方法造成的误差主要是指不同图像处理技术造成的识别和量化误差。图像的边缘是图像的基本特征，是图像中物体轮廓或物体不同表面边界的反映。边缘轮廓是人类识别物体形状的重要因素，也是图像处理中的重要处理对象。在图像处理过程中，需要进行边缘提取。然而，在数字图像处理技术中，边缘提取的方法有很多种。选择不同的提取方法会在同一试件的边缘位置产生很大的变化，因此会影响最终的结果。例如，在测量圆形工件的半径和圆心时，当圆的轮廓发生变化时，它的半径值和中心位置会相应改变。可见，在图像处理过程中，图像处理算法对仪器的测量精度有着非常重要的影响，是图像测量的重点。
2.2 制造错误
属于影像测量仪的制造误差有：导向机构引起的误差、安装误差等。对于影像测量仪来说，导向机构产生的误差主要是机构误差中的直线运动定位误差。 影像测量仪是直角坐标系测量仪。直角坐标系测量仪具有三个相互垂直的轴，即X、Y、Z三个轴，三个运动部件沿这三个轴运动，使CCD相对于被测工件作三维直线运动。选用优质的运动导向机构可以减少此类误差的影响。安装误差主要在于相机与工作台面的相对关系，如图3所示。当测量平台与CCD相机镜头呈一定角度H时，误差计算公式可根据几何知识如下：
D=L(1-cosH)
摄像头安装错误示意图
如果影像测量仪的测量平台的水平性能和CCD摄像头的安装都很好影像测量仪，并且它们之间的角度在范围内，则误差很小。
2.3 运行错误
影像测量仪操作误差是：测量环境和条件变化（如温度变化、电压波动、光照条件变化、机械磨损等）引起的误差，以及动态误差。由于温度的变化，影像测量仪零件的尺寸、形状、相互位置关系以及一些重要的特性参数发生了变化，从而影响了本仪器的精度。温度的变化也可能引起电气参数和仪器特性的变化，引起温度灵敏度漂移和温度零漂移。电压和光照条件的变化会影响影像测量仪上下光源的亮度，导致系统照度不均匀，从而在采集到的图像边缘留下阴影，导致图像边缘提取错误。磨损导致影像测量仪零件的尺寸、形状和位置误差，并增加配合间隙，降低了该仪器工作精度的稳定性。因此，改善测量操作条件可以有效降低此类误差的影响。
