随着国家工业发展和科技进步,高温构件的测量在航天、国防、汽车和锻造领域的应用越来越广泛。相对于传统的接触式测量方法,非接触式视觉测量技术具有精度高、速度快和重复性好等多个优势。然而,构件测量过程中的高温等恶劣环境,会对视觉的成像效果产生很大的影响,从而影响最终的测量精度。为了提高高温环境下视觉测量过程中的成像质量,国内外很多学者都做了很多相关的研究工作。然而,针对构件测量中高温引起的温度分布不均匀,导致成像光线折射,带来图像畸变误差的研究并不多。因此,以航空发动机为代表的高温构件测量为主要研究目标,提出了关于高温构件成像的非线性误差的补偿方法研究。研究工作主要包括以下内容:针对高温构件的测量需求,对国内外的不同的高温构件的测量方法进行了概述和分析,确定研究目的和方向:通过对高温状态下构件的辐射特性分析,从成像窗口和系统光源来确定光谱选择性图像采集方法可以滤除高温辐射光线成像干扰,但高温导致光线折射产生的测量误差需要进一步深入研究。根据传热理论,针对高温平板实验对象,从热传递三种方式对构件的周围空气温度分布状况进行了模拟和计算。根据最简单的线性模型和折射率计算模型,确定构件周围的非线性折射率分布。根据光线在非均匀介质的连续折射,建立高温构件的双目视觉测量模型。分别从光线初始入射角度、光线波长和构件的温度等多个角度系统性地对光线在高温空气中和成像平面上产生的偏折误差进行了详细分析。同时,应用双目视觉的重建理论,反演计算不同参数影响下的物体测量误差。研究发现,当测量距离固定时,构件的温度和两个相机之间的基距会对成像的误差产生较大的影响。搭建高温构件双目视觉测量系统,对加工平板的圆心距离、长度和宽度分别进行常温和高温两种环境下的多次测量实验。在考虑热膨胀带来的高温误差外,发现重建后其测量相对误差仍然有1.167%、0.229%和0.358%,从而验证由于高温折射带来的视觉成像中的非线性误差不可忽略,需要进行补偿。