视觉检测技术是机器视觉理论在检测领域的应用,近年来已成为仪器科学技术中一个发展十分迅速的领域和重要的研究方向。由于具有大量程、非接触、测量速度快、系统柔性好、精度适中等特点,视觉检测技术在现代工业生产等领域中的应用越来越广泛。如何提高视觉检测技术的测量精度、速度及可靠性是其主要研究内容。视觉传感器是视觉检测系统获取信息的最直接来源,其结构、精度等对整个检测系统的性能有着直接影响,研究其参数标定是提高测量精度和系统稳定性的有效途径。因此,视觉传感器结构优化设计与标定技术是视觉检测技术中极其重要的研究内容。本论文主要研究内容可概括归纳为以下几个方面:(1) 系统论述了视觉传感器中的摄像机理想及畸变透视变换数学模型,对影响视觉传感器成像质量的镜头畸变作了深入分析,给出了常用的几种视觉传感器的数学模型。(2) 对视觉检测传感器的结构设计进行了系统分析,探讨了视觉传感器测量精度与结构参数的关系特性,给出了视觉传感器结构参数优化原则,归纳了视觉传感器结构优化设计的基本步骤。(3) 论述了视觉传感器参数与测量系统全局的标定技术。系统总结了视觉传感器及视觉测量系统的常用标定方法与步骤,着重论述了比较成熟的三种摄像机参数标定方法,即非线性优化法、直接线性变换法和径向准直约束标定法(Tsai氏两步法)。对几种常用的标定靶标形式进行了比较,并指出了各自的优缺点及适用范围。(4) 对设计制作的视觉传感器及控制电路部分进行调试,搭建一视觉测量实验系统,经对其参数标定后,用于物体实例测量,验证了系统设计,为进一步的研究奠定基础。