快速准确地测量大型地下能源储库群容积，不仅是检验工程设计和施工建设成果科学合理性的一种方法，也是能源储运工程的基本要求和油库运行期间动态调控的基础。为了快速精确获取储库群容积和厘米级的高程-容积曲线，研发了基于断面的激光精细测量系统(LSMS)，建立了相应的数据处理方法。并成功将其应用到某地下能源储库的容积测量中，获得了厘米级的高程-容积曲线，通过回归计算，获得了容积真值，容积测量精度达到-0.06%，优于规范要求一个数量级。最后，结合全站仪和基站式三维激光扫描仪(TLS)的实验数据，对8个技术指标进行了对比分析，验证了激光精细测量系统及相应的数据处理方法的可行性和正确性。

针对移相干涉测量中振动引起的移相误差和对比度变化, 提出了一种从空间载波干涉图频谱中提取移相和对比度信息的方法。该方法通过分析载波干涉图频谱, 从基带和边带中提取移相和对比度信息, 运用最小二乘法补偿对比度变化并复原波前位相。最后采用构造平滑孔径函数对带有孔径的干涉图进行处理。数值仿真证明: 提出的方法可以高精度检测移相量和对比度变化, 能够有效补偿因对比度变化引起的位相复原误差。在频率为9 Hz、幅度为0.5 μm的简谐振动条件下实验验证了本文方法的实用性。结果显示: 从受振动干扰的干涉图中复原平晶表面时, 其复原误差PV值小于0.015波长。该方法无需硬件改动, 有望为移相干涉测量应用于现场测量提供一种低成本的解决方法。

提出了机器视觉多视场协同测量方法以实现二维几何特征的现场高精度自动测量。介绍了该方法的基本原理, 研究了实现多视场协同测量的关键技术。首先, 建立测量空间, 在大视场图像上识别被测特征并规划测量路径, 建立大视场图像坐标与测量空间坐标之间的映射关系; 根据测量路径, 在测量空间中完成小视场序列图像的自动采集。然后, 建立大视场图像坐标与小视场图像坐标之间以及相邻小视场图像坐标之间的映射关系, 据此关系, 在小视场图像的相应位置搜索并构建精细的辅助测量特征。最后, 根据小视场序列图像在测量空间中的方位, 求解各局部被测特征参数并进一步求和得到整体被测特征参数。应用该方法对φ150 mm圆盘上分布的100 mm孔距进行测量实验, 结果表明, 相对误差的绝对值不超过0.03%。该方法测量精度不受机械坐标精度的影响, 适用于在工业现场组建高精度自动测量系统。

针对目前微小深度尺寸现场测量难的问题, 设计开发了一种基于光切原理的现场视觉检测系统, 应用自主开发的基于Directshow和VC++的图像采集和处理软件, 能快速、准确地检测被测工件表面的微小深度尺寸。实验结果表明,该测量系统景深达700μm, 可测量20～990μm的深度尺寸, 系统整体的测量不确定度优于3%；在200～500μm范围内, 系统测量误差小于1.5μm, 测量不确定度优于1%。通过模拟易开盖生产现场的振动环境(振动频率为6.7Hz, 位移振幅360μm), 对该测量系统振动适应性做了分析, 实验验证了本系统能够用于类似易开盖生产现场的加工环境中。

为了解决单相机坐标测量模型中轴向定位重复性差的问题,研究正交双相机视觉坐标测量系统;系统由一支特制光靶标、两台正交放置的CCD摄像机和一台电脑组成。在单相机测量模型的基础上引入冗余算法,使得两个正交单相机系统相互补偿对方轴向测量误差,从而实现高精度的空间三维坐标测量;实验采用最简的共线三点测头模式搭建测试装置,在测量距离1500mm处各个方向分辨率优于0.2mm,与坐标测量机移动对比测量精度达到±0.15mm。