本文提出了一种求解最佳测量区的方法, 以进一步提高关节式坐标测量机的测量精度。首先,根据关节式坐标测量机的测量模型, 建立了基于圆编码器测角误差的关节式坐标测量机误差模型。利用蒙特卡洛理论得到6个关节转角的随机数, 采用数值法仿真分析测量机的测量空间。然后将包含测量空间的一立方体区域等间隔切割成343个小立方体区域, 采用蚁群算法确定每个小区域由于圆编码器误差所引起的最大测量误差。最后, 通过比较找到其中最大测量误差最小的区域, 即为最佳测量区。研究结果表明, 对于所研究的关节式坐标测量机, 各个小区域的最大误差为0.069 9~0.189 6 mm, 其中最小值为0.069 9 mm的区域为-100 mm≤x≤100 mm, -100 mm≤y≤100 mm, 400 mm≤z≤600 mm。采用本文方法确定的最佳测量区在测量空间内为一个立方体区域, 故在最佳测量区进行较高精度的测量具有实用性和可操作性。

在三维视觉测量中,标定方法对测量结果的影响是决定性的.本文通过分析、比较各种视觉模型及标定方法,采用考虑镜头畸变因素的三维视觉模型以满足高精度测量系统的需求.由于关节式坐标测量机的激光测量头,使用单摄像机和线结构光来匹配被测物体表面的三维数据,本文设计了一种新型的阶梯形标定块,通过标定块图像和激光条纹图像完成了摄像机的内外参数标定和激光平面参数标定.实验证明,该标定操作过程简单,易于实现自动化,且具有较高的标定精度.