工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)檢定方法研究進(jìn)展

黃桂平王偉峰軒亞兵段 玲

（1.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045；2.辰維科技股份有限公司，河南 鄭州 450001；3.中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司，四川 德陽(yáng) 618000）

工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)檢定方法研究進(jìn)展

黃桂平1，2，王偉峰1，軒亞兵1，段 玲3

（1.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045；2.辰維科技股份有限公司，河南 鄭州 450001；3.中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司，四川 德陽(yáng) 618000）

工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)引入我國(guó)已有近十年，由于其高準(zhǔn)確度、高速度、無(wú)接觸、適于動(dòng)態(tài)測(cè)量及能在惡劣條件下測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，已為我國(guó)精密工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。但目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成熟的方法來(lái)評(píng)價(jià)其測(cè)量準(zhǔn)確度。該文總結(jié)德國(guó)VDI/VDE 2634和美國(guó)GSI公司內(nèi)部檢定工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)的規(guī)范和準(zhǔn)則；介紹法國(guó)計(jì)量院和法國(guó)GMS公司標(biāo)定基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度的方法；論述我國(guó)目前在該領(lǐng)域的研究情況，提出一些建議，為我國(guó)工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)檢定規(guī)程的制定提供參考依據(jù)。

工業(yè)攝影測(cè)量；檢定方法；相機(jī)；測(cè)量網(wǎng)形

0 引 言

數(shù)字工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)作為工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)的重要組成部分，為工業(yè)產(chǎn)品制造提供過(guò)程指導(dǎo)和質(zhì)量監(jiān)控，在現(xiàn)代精密制造工業(yè)中發(fā)揮著重要作用[1-2]。以美國(guó)為代表的西方國(guó)家在大型精密工件加工與安裝、各類(lèi)微波天線的加工與安裝以及巨型航空航天飛行器的校準(zhǔn)與檢驗(yàn)方面，應(yīng)用高準(zhǔn)確度工業(yè)攝影測(cè)量已有幾十年的歷史[2]。國(guó)內(nèi)于2005年引進(jìn)國(guó)際上最先進(jìn)的工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)V-STARS，經(jīng)過(guò)近十年的研究及應(yīng)用，在相關(guān)理論和工程實(shí)踐方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，完成了多項(xiàng)高準(zhǔn)確度工業(yè)測(cè)量任務(wù)。

數(shù)字工業(yè)攝影測(cè)量與常規(guī)測(cè)量不同，屬于非接觸性測(cè)量，不傷及測(cè)量目標(biāo)，不干擾被測(cè)物自然狀態(tài)，能夠瞬間獲取被測(cè)目標(biāo)的物理信息和幾何信息，適于被測(cè)目標(biāo)環(huán)境不甚穩(wěn)定以及劇烈變化的測(cè)量。近年來(lái)，數(shù)字工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)以其高準(zhǔn)確度的測(cè)量特性在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用[3-7]。然而，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成熟的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)其測(cè)量準(zhǔn)確度進(jìn)行評(píng)定。如何評(píng)價(jià)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度開(kāi)始成為研究者關(guān)心的重要問(wèn)題[8]。

1 國(guó)外檢定方法

工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)在西方國(guó)家的發(fā)展已有近半個(gè)世紀(jì)的歷史，很多西方國(guó)家的科研機(jī)構(gòu)和公司對(duì)其測(cè)量理論進(jìn)行了深入研究。其中，德國(guó)聯(lián)邦物理研究院制定了VDI/VDE 2634檢定規(guī)范，美國(guó)GSI公司也制定了比較成熟的內(nèi)部檢定規(guī)范，法國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院和法國(guó)GMS公司在攝影測(cè)量基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度標(biāo)定方面也提出了比較成熟的方法，為工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)確度的檢定提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1.1 德國(guó)VDI/VDE 2634

VDI/VDE 2634是德國(guó)聯(lián)邦物理研究院于2002年制定的關(guān)于工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域的規(guī)范，其中第1部分主要講述了工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)的檢定方法。其檢定思路是：在三維空間內(nèi)，通過(guò)比較標(biāo)準(zhǔn)器的測(cè)量長(zhǎng)度和標(biāo)稱長(zhǎng)度的差值來(lái)評(píng)定測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，該規(guī)范通過(guò)一個(gè)測(cè)量框架來(lái)實(shí)現(xiàn)。該測(cè)量框架的大小為2m× 2m×1.5m，上面沿各個(gè)方向放置7根準(zhǔn)確標(biāo)定的碳纖維基準(zhǔn)尺，每根基準(zhǔn)尺上有5個(gè)基準(zhǔn)長(zhǎng)度。圖1（a）為檢定所用框架，圖1（b）為框架示意圖，其中虛線表示框架，實(shí)線代表7根已準(zhǔn)確標(biāo)定的基準(zhǔn)尺。

圖1 VDI/VDE 2634檢定用框架及其示意圖

1.1.1 檢定過(guò)程

1）自標(biāo)定：在正對(duì)框架的5個(gè)位置對(duì)框架拍攝，每個(gè)位置拍攝4張照片，每拍攝1張照片，相機(jī)旋轉(zhuǎn)90°，這樣可以充分補(bǔ)償由于相機(jī)不穩(wěn)定對(duì)相機(jī)內(nèi)方位元素的影響，拍攝位置示意圖見(jiàn)圖2（a）。

2）檢定：在測(cè)量框架的周?chē)鶆蚺臄z32張照片（特殊條件下可以拍攝20張照片）完成對(duì)系統(tǒng)的檢定，拍攝位置示意圖見(jiàn)圖2（b）、圖2（c）。照片拍攝完成后，對(duì)框架上放置的7根基準(zhǔn)尺的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，每根基準(zhǔn)尺上計(jì)算5個(gè)長(zhǎng)度，方案如圖3所示。

圖2 VDI/VDE 2634檢定過(guò)程中相機(jī)位置示意圖

1.1.2 評(píng)定方法

1）如果測(cè)量出的每個(gè)長(zhǎng)度與標(biāo)定的長(zhǎng)度之差均不超過(guò)規(guī)定的誤差，則被檢定的系統(tǒng)合格。

2）如果只有1根基準(zhǔn)尺的測(cè)量長(zhǎng)度與標(biāo)定長(zhǎng)度之差超過(guò)規(guī)定的誤差，則重新檢定1次。第2次檢定全部合格，則認(rèn)為被檢定系統(tǒng)合格；第2次檢定還有超過(guò)規(guī)定誤差的，則被檢定系統(tǒng)判定為不合格。

圖3 基準(zhǔn)尺上測(cè)量的5個(gè)長(zhǎng)度選擇方案

1.2 美國(guó)GSI公司檢定方法

美國(guó)GSI公司在工業(yè)攝影測(cè)量領(lǐng)域具有領(lǐng)先地位。其公司有1套詳盡的出廠檢定規(guī)程，主要通過(guò)對(duì)該公司檢定墻的拍攝來(lái)完成攝影測(cè)量系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)的檢定。其檢定思路是用高準(zhǔn)確度的STARS系統(tǒng)來(lái)評(píng)定低精度的測(cè)量系統(tǒng)。以檢定V-STARS系統(tǒng)為例，由于STARS系統(tǒng)的精度比V-STARS系統(tǒng)高兩倍以上，因此可以采取對(duì)同1面檢定墻進(jìn)行拍攝，然后用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法，得到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度。根據(jù)誤差傳播定律，用STARS系統(tǒng)的準(zhǔn)確度反推V-STARS系統(tǒng)的準(zhǔn)確度（STARS系統(tǒng)的準(zhǔn)確度是已知的）。GSI公司的檢定墻長(zhǎng)2.21m，寬3.48m，其前方0.56m處的天花板上均勻分布有49個(gè)牢固的套管。墻上和套管上分別貼有標(biāo)志點(diǎn)，且墻上還固定有高準(zhǔn)確度的基準(zhǔn)尺，如圖4所示。

圖4 GSI公司檢定墻

1.2.1 檢定過(guò)程

1）STARS系統(tǒng)在7個(gè)位置對(duì)檢定墻進(jìn)行拍攝，每個(gè)位置拍攝4張照片，每拍攝1張照片相機(jī)旋轉(zhuǎn)90°，即相機(jī)在0°，90°，180°，270°每個(gè)位置拍攝1張照片，共拍攝28張照片，其拍攝位置示意圖和相機(jī)旋轉(zhuǎn)示意圖見(jiàn)圖5，工程模擬圖見(jiàn)圖6。拍攝時(shí)應(yīng)使相機(jī)盡可能地遠(yuǎn)離墻，使墻上的標(biāo)志點(diǎn)能夠在相機(jī)中全部成像。該系統(tǒng)對(duì)檢定墻的上標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量均方根誤差記為RMS（STARS）。

圖5 GSI公司檢定相機(jī)時(shí)相機(jī)拍攝位置及相機(jī)旋轉(zhuǎn)示意圖

圖6 28張照片工程模擬圖

2）對(duì)V-STARS系統(tǒng)進(jìn)行檢定：V-STARS系統(tǒng)也在上述的7個(gè)位置對(duì)檢定墻進(jìn)行拍攝，所不同的是，只在左上角、左下角、右上角和右下角4個(gè)位置每個(gè)位置拍攝兩張照片，相機(jī)位置分別是0°，90°。其他位置相機(jī)只在0°拍攝1張照片，共拍攝11張照片。然后用V-STARS軟件對(duì)拍攝的照片進(jìn)行解算，其工程模擬圖見(jiàn)圖7。

圖7 11張照片工程模擬圖

1.2.2 評(píng)定方法

1）V-STARS標(biāo)稱的測(cè)量準(zhǔn)確度與被測(cè)物體的體對(duì)角線長(zhǎng)度有關(guān)。根據(jù)該檢定墻的范圍，其體對(duì)角線長(zhǎng)為4.2 m。也就是說(shuō)，用標(biāo)稱準(zhǔn)確度為5μm+ 5 μm/m的系統(tǒng)對(duì)該檢定墻進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量準(zhǔn)確度為5+5×4.2=26μm，記V-STARS的標(biāo)稱準(zhǔn)確度為V-STARSAccuracy。

2）通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方式，將STARS和V-STARS拍攝的相同的標(biāo)志點(diǎn)轉(zhuǎn)換到同一個(gè)坐標(biāo)系中。計(jì)算對(duì)應(yīng)標(biāo)志點(diǎn)在X、Y、Z方向的偏差，根據(jù)各個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)位偏差計(jì)算得到所有點(diǎn)點(diǎn)位偏差的RMS，記為RMS（V-STARS）。

3）由于是通過(guò)STARS系統(tǒng)來(lái)檢定V-STARS系統(tǒng)，根據(jù)誤差傳播定律，必須將STARS系統(tǒng)的引入誤差排除掉。根據(jù)誤差傳播定律，可以得到下面的公式：

因此，用V-STARS與STARS進(jìn)行點(diǎn)位匹配時(shí)的點(diǎn)位偏差RMS（V-STARS）應(yīng)該滿足下式：

對(duì)于上面的例子，如果用標(biāo)稱準(zhǔn)確度為5 μm+ 5 μm/m的V-STARS系統(tǒng)對(duì)檢定墻拍攝，其準(zhǔn)確度限制值為0.026mm，根據(jù)上述公式可得：

如果實(shí)驗(yàn)得到的RMS（V-STARS）≤0.029mm，則評(píng)定該系統(tǒng)為合格，否則該系統(tǒng)評(píng)為不合格。

4）由于檢定墻上還固定有基準(zhǔn)尺，也可以通過(guò)長(zhǎng)度來(lái)評(píng)定相機(jī)，當(dāng)然也可以通過(guò)重復(fù)性實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)定相機(jī)。

1.3 基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度標(biāo)定方法

攝影測(cè)量基準(zhǔn)尺一般由碳纖維材料或銦鋼材料制成，其長(zhǎng)度通過(guò)兩個(gè)標(biāo)志點(diǎn)（RRT）中心之間的距離確定。要精確確定基準(zhǔn)尺的長(zhǎng)度，關(guān)鍵是精確確定標(biāo)志點(diǎn)的中心。

1.3.1 法國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院基準(zhǔn)尺的檢定方法

法國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院在基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度檢定方面制定了比較成熟的規(guī)范方法——幾何中心法。由于基準(zhǔn)尺上的標(biāo)志點(diǎn)是圓形的，在圓中，過(guò)圓心與圓相交的兩點(diǎn)之間的線段是圓的直徑；反過(guò)來(lái)，找到圓上過(guò)同一條直徑的兩點(diǎn)，可以確定圓的圓心，這就是幾何中心法的基本思想。其原理圖如圖8所示。

根據(jù)簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度計(jì)算公式為

1.3.2 法國(guó)GMS公司基準(zhǔn)尺的檢定方法

圖8 法國(guó)計(jì)量院幾何中心法示意圖

法國(guó)GMS公司標(biāo)定基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度的方法是攝影測(cè)量法。攝影測(cè)量法的基本原理是：采用攝影測(cè)量的方法，用高準(zhǔn)確度的基準(zhǔn)尺標(biāo)定低準(zhǔn)確度的基準(zhǔn)尺。在標(biāo)定過(guò)程中，基準(zhǔn)尺上標(biāo)志點(diǎn)的中心通過(guò)攝影測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部的算法得到。這樣得到的基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度與實(shí)際工程中基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度的獲得方式是相同的。GMS公司的檢定墻與GSI公司的檢定墻類(lèi)似，其上固定了一根長(zhǎng)約2m的基準(zhǔn)尺（Sn：CSB-40-2000-100），該基準(zhǔn)尺的長(zhǎng)度被精確標(biāo)定，當(dāng)然待標(biāo)定的基準(zhǔn)尺也固定在檢定墻上。采用GSI公司的V-STARS/S8系統(tǒng)來(lái)標(biāo)定未知長(zhǎng)度的基準(zhǔn)尺，該系統(tǒng)標(biāo)稱的測(cè)量準(zhǔn)確度為5μm+5μm/m。拍攝方法與1.2.1的拍攝方法一樣，見(jiàn)圖7。然后用V-STARS軟件對(duì)獲取的照片進(jìn)行解算，得到待標(biāo)定基準(zhǔn)尺的長(zhǎng)度。

2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)對(duì)工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)確度的研究還處于起步階段，在借鑒國(guó)外對(duì)該系統(tǒng)檢定方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了初步探索，積累了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2.1 基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度標(biāo)定方法研究

目前國(guó)內(nèi)對(duì)基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度的標(biāo)定方法主要有3種：

1）幾何中心法：對(duì)于圓來(lái)說(shuō)，圓心位于直徑的中點(diǎn)；反過(guò)來(lái)，找到一條直徑的兩個(gè)端點(diǎn)就可以確定圓心的位置，這就是幾何中心法的基本思想，圖9為其示意圖。

圖9 國(guó)內(nèi)幾何中心法示意圖

用該方法對(duì)基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度進(jìn)行標(biāo)定，得到的是標(biāo)志點(diǎn)的幾何中心，而實(shí)際測(cè)量當(dāng)中得到的是標(biāo)志點(diǎn)的灰度中心，兩者之間的位置關(guān)系稍有偏差。但是幾何中心法操作簡(jiǎn)單，解算速度快。由于切割位置有限，標(biāo)志點(diǎn)的外形質(zhì)量對(duì)切割位置影響較大，標(biāo)定準(zhǔn)確度較低。

2）灰度重心法：在工業(yè)攝影測(cè)量領(lǐng)域，解算軟件內(nèi)部確定標(biāo)志點(diǎn)中心的方法一般有質(zhì)心法、灰度加權(quán)中心法和重心法。文獻(xiàn)[9]提出一種用標(biāo)志點(diǎn)的灰度重心代表標(biāo)志點(diǎn)中心的算法。灰度重心法通過(guò)顯微鏡用CCD對(duì)基準(zhǔn)尺上的標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行拍照，然后對(duì)標(biāo)志點(diǎn)的圖像進(jìn)行處理，確定標(biāo)志點(diǎn)的灰度重心位置。該方法理論上的測(cè)量不確定度可以達(dá)到2μm。

該方法用高分辨率CCD相機(jī)拍攝標(biāo)志點(diǎn)的圖像，通過(guò)圖像處理確定標(biāo)志點(diǎn)的灰度中心，避免了人眼觀測(cè)的影響。但是該方法操作麻煩，受測(cè)量范圍和標(biāo)志點(diǎn)外形質(zhì)量等因素的影響較大。

3）攝影測(cè)量法：該方法與法國(guó)GMS公司標(biāo)定基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度的方法相似，但又有不同。該方法巧妙利用激光干涉儀提供高準(zhǔn)確度的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，比GMS公司用的標(biāo)準(zhǔn)池的準(zhǔn)確度高很多。

其實(shí)驗(yàn)示意圖如圖10所示，當(dāng)氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在位置1時(shí)，對(duì)該基準(zhǔn)尺和氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行攝影，然后將氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)到位置2，記錄位置1到位置2的距離，再對(duì)基準(zhǔn)尺和運(yùn)動(dòng)裝置進(jìn)行拍攝，作為一次測(cè)量，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行解算，得到基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度。其中氣浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)從位置1到位置2的距離可以通過(guò)激光干涉儀測(cè)得，其不確定度為0.1μm+0.1μm/m，位置1到位置2的距離作為標(biāo)準(zhǔn)尺。

圖10 攝影測(cè)量法實(shí)驗(yàn)裝置圖

攝影測(cè)量法提取的是標(biāo)志點(diǎn)的灰度中心，與應(yīng)用環(huán)境一致。其標(biāo)定過(guò)程比較簡(jiǎn)便，但對(duì)標(biāo)定人員的攝影測(cè)量技能要求較高。

2.2 相機(jī)測(cè)量重復(fù)性研究

測(cè)量重復(fù)性，即內(nèi)符合準(zhǔn)確度，是指在相同條件下，對(duì)同一被觀測(cè)量進(jìn)行連續(xù)多次測(cè)量所得結(jié)果之間的一致性，反映系統(tǒng)的重復(fù)性和穩(wěn)定性。測(cè)量重復(fù)性是儀器準(zhǔn)確度檢定和測(cè)量結(jié)果評(píng)定中最常用最直觀的指標(biāo)。為測(cè)試工業(yè)攝影測(cè)量相機(jī)的測(cè)量重復(fù)性，通過(guò)對(duì)若干組拍攝的相同標(biāo)志點(diǎn)的工程進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，比較相同標(biāo)志點(diǎn)在X、Y、Z方向差值的均方根偏差DX、DY、DZ以及點(diǎn)位均方根誤差來(lái)評(píng)定相機(jī)的測(cè)量重復(fù)性。

通過(guò)對(duì)影響相機(jī)測(cè)量性能的各種因素的分析，在參考國(guó)內(nèi)外一些做法的基礎(chǔ)上，作者提出一種測(cè)試相機(jī)測(cè)量重復(fù)性的方法——9點(diǎn)法。其網(wǎng)形布設(shè)采用9點(diǎn)網(wǎng)形，每個(gè)點(diǎn)拍攝4張照片，每次拍攝相機(jī)旋轉(zhuǎn)90°，拍攝位置位于檢定墻前3m處，每次拍攝應(yīng)使盡可能多的標(biāo)志點(diǎn)在相片上成像，如圖11所示。9點(diǎn)法的測(cè)量網(wǎng)形比較穩(wěn)定，相機(jī)在拍攝的過(guò)程中旋轉(zhuǎn)4個(gè)位置能夠充分補(bǔ)償相機(jī)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

圖11 9點(diǎn)法相機(jī)拍攝位置示意圖

研究發(fā)現(xiàn)9點(diǎn)法工作量比較小，測(cè)試準(zhǔn)確度高，能夠充分補(bǔ)償相機(jī)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，較真實(shí)地反映相機(jī)的測(cè)量性能。

2.3 相機(jī)外符合準(zhǔn)確度測(cè)試

外符合準(zhǔn)確度，即測(cè)量系統(tǒng)的觀測(cè)結(jié)果與被觀測(cè)量的真值的符合程度，可以通過(guò)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物來(lái)評(píng)定。由于工業(yè)攝影測(cè)量是通過(guò)標(biāo)志點(diǎn)來(lái)反映被測(cè)物的幾何特征，且標(biāo)志點(diǎn)的粘貼具有隨機(jī)性，如何通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)，找到能夠反映標(biāo)準(zhǔn)物特征的方案是標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度測(cè)試研究的關(guān)鍵。利用中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院激光干涉儀高準(zhǔn)確度的測(cè)量性能，通過(guò)測(cè)量氣浮平臺(tái)移動(dòng)的距離，并將該距離與實(shí)際測(cè)量得到的距離進(jìn)行比較，評(píng)定相機(jī)系統(tǒng)的外符合準(zhǔn)確度。該干涉儀測(cè)量長(zhǎng)度不確定度為0.1μm+0.1μm/m[8]。

其實(shí)驗(yàn)原理如圖12所示，圖中的長(zhǎng)度可以通過(guò)激光干涉儀測(cè)出。在解算過(guò)程中以L1為基準(zhǔn)尺解算L2的長(zhǎng)度L2′，并比較L2與L2′，以此評(píng)定相機(jī)的外符合準(zhǔn)確度，在實(shí)驗(yàn)中得到了很好的結(jié)果。

3 結(jié)束語(yǔ)

圖12 標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度法實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

本文對(duì)國(guó)外檢定工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)比較成熟的方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并闡述了國(guó)內(nèi)在該方面的研究進(jìn)展，包括基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度標(biāo)定、相機(jī)重復(fù)性測(cè)試和相機(jī)外符合準(zhǔn)確度的測(cè)試。

工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)檢定程序的大方向應(yīng)該是：1）對(duì)基準(zhǔn)尺長(zhǎng)度的檢定；2）相機(jī)系統(tǒng)測(cè)量重復(fù)性的檢定；3）采用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度檢定相機(jī)系統(tǒng)，且在X、Y、Z方向上都應(yīng)該有標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度。

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圖7 淺水測(cè)試場(chǎng)布局

5 結(jié)束語(yǔ)

淺水安裝測(cè)試的建造無(wú)論是對(duì)我國(guó)掌握關(guān)鍵的安裝測(cè)試技術(shù)，還是對(duì)國(guó)內(nèi)自主研發(fā)水下生產(chǎn)設(shè)施的測(cè)試驗(yàn)證都具有重大意義。

通過(guò)對(duì)國(guó)外公司的淺水安裝測(cè)試內(nèi)容分析得出，淺水測(cè)試是對(duì)陸地SIT測(cè)試的補(bǔ)充測(cè)試，只有在陸地測(cè)試無(wú)法進(jìn)行或有必要對(duì)水下安裝進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證時(shí)才采用。考慮到我國(guó)的實(shí)際情況，目前已制造出了一批水下產(chǎn)品樣機(jī)，未來(lái)將陸續(xù)制造出相關(guān)的水下產(chǎn)品。然而，該產(chǎn)品的一大特點(diǎn)就是具有高風(fēng)險(xiǎn)性，為了降低這一風(fēng)險(xiǎn)，我國(guó)迫切需要淺水測(cè)試水池對(duì)相關(guān)水下產(chǎn)品的性能進(jìn)行驗(yàn)證。

總之，在調(diào)研國(guó)外場(chǎng)地以及國(guó)內(nèi)測(cè)試需求的基礎(chǔ)上，對(duì)淺水測(cè)試場(chǎng)進(jìn)行了前期規(guī)劃，使得該水池既可以滿足國(guó)際上絕大多數(shù)水下生產(chǎn)設(shè)施的測(cè)試需要，又保留了一定的功能擴(kuò)展空間，對(duì)我國(guó)淺水測(cè)試能力的提高以及測(cè)試技術(shù)的發(fā)展具有參考價(jià)值。

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Research progress on calibrating methods of industrial photogrammetry system

HUANG Guiping1，2，WANG Weifeng1，XUAN Yabing1，DUAN Ling3
（1.North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 450045，China；2.Chenwei Tecnology Co.，Ltd.,Zhengzhou 450001，China；3.China National Erzhong Group Co.，Deyang 618000，China）

It is nearly ten years since industrial photogrammetry system has been introduced to our country.It makes great contributions to our country’s industrial system as it has many advantages such as high-precision，high-speed，optical probing，action measuring.However there has no suitable method to evaluate the system’s measuring accuracy in our country.The method which are used by PTB，GSI，LNE and GMS are talked，some other methods which have been reached in our country are also talked.In this way，it may give some useful suggests for working out calibration method of our country in industrial photogrammetry system.

industrial photogrammetry；calibration methods；camera；network

A

：1674-5124（2015）07-0010-06

10.11857/j.issn.1674-5124.2015.07.003

2014-12-09；

：2015-02-31

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)（2009ZX04014-093）

黃桂平（1973-），男，江蘇常州市人，副教授，博士，研究方向?yàn)楣こ膛c工業(yè)攝影測(cè)量。