便携式光笔视觉三坐标测量技术是坐标测量技术领域内的一个新型技术方向,其结合了接触式测量与非接触测量中视觉测量的检测特点,很大程度的利用两种测量技术的优点,尤其对测量领域中的“隐藏点或者深孔”等测量问题,给出了很好的解决方案。本实验室研发的光笔式视觉坐标测量系统基于传统三坐标测量机的触发式测头检测技术,将视觉摄影目标从被测物体转移到光笔上,避免了视觉测量中需要拍摄被测点的问题,本测量系统仅由一支自主设计的光笔、一台摄像机、一台笔记本电脑和一套自主研发的测量软件组成,具有便携性好、测量范围大、质量小、操作简单、出色的隐藏点测量等优点,非常适合于车间现场的在线实时测量。然而系统的测量精度与国际先进水平相比还有一定差距,尤其针对目前测量系统中控制点中心定位稳定性比较差的问题,从系统的几个关键算法进行优化改进,主要内容如下:1、光靶标控制点圆心定位的稳定性研究。对控制点边缘进行像素级边缘检测后,再进一步采用多项式插值的亚像素边缘检测方法得到更准确的边缘位置,控制点中心定位的稳定性得到提高。2、研究影响测量系统z轴精度的因子。通过多次实验结果发现,每次系统测量实验,系统z轴方向的稳定性比x、y轴方向的测量精度和稳定性要低甚至低一个数量级以上,猜测这与光笔结构前后两个端面的距离太小有关,通过设计实验,分析实验结果,证明前后两个平面的距离与z轴方向的测量精度和稳定性有很大关系,这对新光笔的设计有很大的参考价值。3、针对摄像机镜头畸变每个像素点不一样的问题提出一种基于数据库查找法的新型相机标定方法。首先通过建立图像处理得到控制点中心在像平面上的实际成像坐标与其对应的误差补偿值之间一一对应的数据库。测量过程中,根据对图像处理得到的控制点中心像平面坐标,在数据库中进行搜索,寻找相匹配的点或者找到相邻点,利用相邻点的误差补偿值进行插值补偿得到理想的像平面坐标。4、测头中心标定算法的改进。在原有标定算法的基础上进行改进,建立更加符合实际测量的目标函数,采用平均思想提高测头中心标定的稳定性的算法的收敛性。