CN114953700A - 一种用于工业摄影测量的超高精度合作目标的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于摄影测量技术领域，具体涉及一种用于工业摄影测量的超高精度合作目标的制作方法。该方法采用机床雕刻工艺在铟钢上雕刻出环形刀具，然后采用模切工艺制作出覆盖膜，并将覆盖膜规整地覆盖在反光布上，沿着覆盖膜边缘对覆有覆盖膜的反光布进行裁切即可得到本发明用于工业摄影测量系统合作目标。本发明制作的合作目标相比较印刷工艺制作的合作目标内圆圆度显著提升，内圆圆边缘成像清晰，从而提高了工业摄影测量系统提取合作目标中心的精度，使系统的测量精度大幅度提升。
Description
技术领域
本发明属于摄影测量技术领域，具体涉及一种用于工业摄影测量的超高精度合作目标的制作方法。
背景技术
工业摄影测量系统在测量前，需要在被测物体表面布设中心是圆形的合作目标，通过合作目标来反映被测物体的几何特征。工业摄影测量系统通过解算，能够得到被测物体表面合作目标的空间三维坐标，进而实现对物体的测量。
工业摄影测量系统使用的合作目标以玻璃微珠材质的反光布作为基底，采用印刷工艺，将稠度较大的黑色油墨涂布到反光布上，相关部位涂黑后，反光布上留下未涂刷的圆形图斑，通过裁剪，即可制成工业摄影测量系统的合作目标。
然而由于油墨具有流动性，油墨喷涂到反光布上不容易定型，另外，反光布表面是一层玻璃微珠，玻璃微珠的直径约为30μm—50μm，因此，采用印刷工艺制作的工业摄影测量合作目标圆度较差，在0.07mm—0.1mm之间，导致工业摄影测量系统从不同方向对该类型合作目标中心定位时，得到的合作目标中心坐标的偏差较大，造成测量误差较大。
随着工业摄影测量系统的广泛应用，工程中对工业摄影测量系统测量精度的期望越来越高，因此提供一种中心圆度更高的合作目标来提高测量精度十分必要。
发明内容
针对目前印刷工艺制作的工业摄影合作目标中心圆度差，造成测量误差大的缺陷和问题，本发明提供一种用于工业摄影测量的超高精度合作目标。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种用于工业摄影测量的超高精度合作目标制作方法，该方法包括以下步骤：
S1、根据工业测量需求设定合作目标需要的内圆直径d，然后根据内圆直径计算出外圆的直径D，
若d≤3mm，D＝6mm；若d＞3mm，
S2、采用机床雕刻工艺在铟钢上雕刻出含有内圆和外圆的环形模切刀版；
S3、采用模切工艺，使用环形刀版对黑色哑光面材进行模切得到黑色环形覆盖膜；
S4、将黑色环形覆盖膜规整地覆盖到反光布上；
S5、沿着覆盖膜外圆的边缘对覆有覆盖膜的反光布进行裁切，形成外环为黑色、内圆为反光布原始表面的工业摄影测量系统合作目标。
上述的用于工业摄影测量的超高精度合作目标制作方法，所述刀版的内圆圆度优于0.01mm。
上述的用于工业摄影测量的超高精度合作目标制作方法，所述黑色哑光面材的背部带胶，其厚度不大于0.025mm。
上述的用于工业摄影测量的超高精度合作目标制作方法，所述覆盖膜内圆圆度优于0.030mm。
本发明的有益效果：本发明制作的刀版内圆的圆度优于0.01mm，制作得到的合作目标，覆盖膜薄，内圆圆度优于0.030mm，远远优于印刷工艺制作的中心圆度为0.07-0.10mm的合作目标；而且合作目标内圆边缘成像清晰，便于系统准确确定合作目标的中心，有助于提高系统的测量精度。
在同等条件下，采用本发明制作的合作目标与印刷工艺制作的合作目标相比重复性有大幅度的提升；2.5m时的重复性提高约17％，3m时的重复性提高约27％，本发明的合作目标距离测量场越远的重复性效果越明显。
附图说明
图1为本发明刀版尺寸设计示意图。
图2为本发明制作的刀版。
图3为本发明制作的环形覆盖膜。
图4为本发明制作的合作目标。
图5为试验所用影像测量仪系统。
图6为影像仪获取的本发明合作目标整体图像和局部放大图像。
图7为影像仪获取的印刷合作目标整体图像和局部放大图像。
图8为本发明合作目标与印刷工艺合作目标的对比图。
图9为合作目标布设示意图。
图10为测量网形布设示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：本实施例提供一种用于工业摄影测量的超高精度合作目标的制作方法，该方法包括以下步骤：
S1、根据工业测量需求设定合作目标需要的内圆直径d(如1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm)，然后根据内圆直径计算出外圆的直径D，
若d≤3mm，D＝6mm；若d＞3mm，
例如：若内圆直径为2mm，外圆直径为6mm；
若内圆直径为4mm，那么外圆直径为6.67mm，D：d＝5:3，依次进行计算。
S2、根据设定的内圆直径和计算得到的外圆直径，采用机床雕刻工艺在铟钢(硬度55度，DC53)上雕刻出如图1和图2所示含有内圆和外圆的刀版。
S3、采用模切工艺，利用第一步加工的刀版对厚度小于0.025mm的背部带胶的黑色哑光面材进行模切，模切得到如图3所示的内圆圆度优于0.030mm的环形覆盖膜。
S4、将S3制得的环形覆盖膜规整地覆盖到反光布上，在覆盖时要求覆盖膜不能出现褶皱，不能拉伸变形。
S5、沿着覆盖膜的外圆边缘，将带有覆膜的反光布进行裁切，形成如图4所示的外环为黑色、内圆为反光布原始表面的工业摄影测量系统合作目标。
试验例1：为验证本发明合作目标的圆度，采用二维影像仪和配套的Vi spec测量软件(如图5所示)对本发明合作目标和印刷合作目标进行圆度测量，其测量精度优于1μm。
试验方法为：将本发明合作目标和印刷合作目标放置到影像仪的测量平台上，在合作目标的内圆轮廓上随机选择100个点，获取其二维坐标坐标，将100个点坐标按照最小二乘原则拟合成圆，根据各点到最佳拟合圆的距离，对合作目标的圆度进行评价，结果如图6和图7所示。
分别选了10个本发明合作目标和10个印刷合作目标进行了圆度测试，检测结果见下表1。
表1合作目标圆度统计表
从影像仪获得的合作目标图像可以明显看出本发明合作目标的边缘非常整齐，而印刷合作目标的边缘则比较粗糙。从圆度值也可以看出来，本发明合作目标的圆度平均值为0.026mm，而印刷合作目标的圆度平均值为0.081mm，说明本发明的圆度远远优于印刷合作目标的圆度。
试验例2：为了验证本发明制作的合作目标的性能，在地面上布设了一个2.5m×2.5m的测量场。测量场内均匀布设了100个采用印刷工艺制作的合作目标和100个采用本发明工艺制作的合作目标，如图8和图9所示，具体是在每个印刷合作目标旁边布设一个本发明的合作目标。为模拟工业摄影测量的实际应用场景，如图10所示，在距离该测量场中心2m、2.5m和3m，距离地面1.7m的位置对所有合作目标的空间三维坐标进行了测量。
以在2m处测得的合作目标的空间三维坐标作为基准，将在2.5m和3m位置测得的合作目标的坐标值与2m处的坐标值比较，计算所有合作目标在空间范围内偏差值的RMS。
对于印刷合作目标，从图中左上角开始按照序号1、2、3进行编号，在2m处测得的合作目标坐标分别为(XA1n、YA1n、ZA1n)，n为合作目标的序号，如1号点的空间坐标为(XA11、YA11、ZA11)，2号点的空间坐标为(XA12、YA12、ZA12)，……，100号点的空间坐标为(XA1100、YA1100、ZA1100)；在2.5m处测得的合作目标坐标分别为(XA2n、YA2n、ZA2n)，如100号点的空间坐标为(XA2100、YA2100、ZA2100)；在3m处测得的合作目标坐标分别为(XA3n、YA3n、ZA3n)，如100号点的空间坐标为(XA3100、YA3100、ZA3100)。
以2m处测得的合作目标的坐标值为参考，分别计算各合作目标在X、Y、Z方向以及整体上偏差的RMS值。以2.5m处合作目标的坐标值与2m处合作目标坐标值的对比为例，其计算公式为：
并且为保证试验数据的可靠性，间隔5天后又对该测量场进行了复现测量，结果见表2。
表2本发明的合作目标与印刷工艺制作的合作目标的性能比较结果
从上表2可以看出，相较于2m处测量场，在3m处测量场和2.5m处测量场测得的100个印刷合作目标的空间三维坐标的整体点位偏差RMS分别提高约27％和17％，可看出本发明合作目标得到的空间三维坐标的一致性明显优于印刷合作目标，且距离测量场越远提高率越高。5天后复测结果与前次结果基本一致，说明本发明合作目标得到的空间坐标重复性效果较好，且距离测量场越远重复性越明显。
Claims (4)
1.一种用于工业摄影测量的超高精度合作目标制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、根据工业测量需求设定合作目标需要的内圆直径d，然后根据内圆直径计算出外圆的直径D，
若d≤3mm，D＝6mm；若d＞3mm，
S2、采用机床雕刻工艺在铟钢上雕刻出含有内圆和外圆的环形模切刀版；
S3、采用模切工艺，使用环形刀版对黑色哑光面材进行模切得到黑色环形覆盖膜；
S4、将黑色环形覆盖膜规整的覆盖到反光布上；
S5、沿着覆盖膜外圆的边缘对覆有覆盖膜的反光布进行裁切，形成外环为黑色、内圆为反光布原始表面的工业摄影测量系统合作目标。
2.根据权利要求1所述的用于工业摄影测量的超高精度合作目标制作方法，其特征在于：所述刀版的内圆圆度优于0.01mm。
3.根据权利要求1所述的用于工业摄影测量的超高精度合作目标制作方法，其特征在于：所述黑色哑光面材的背部带胶，其厚度不大于0.025mm。
4.根据权利要求1所述的用于工业摄影测量的超高精度合作目标制作方法，其特征在于：所述覆盖膜内圆圆度优于0.030mm。
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| 何金彪;周永霞;: "基于机器视觉的罐盖缺陷检测", 中国计量学院学报, no. 03, 15 September 2015 (2015-09-15), pages 29 - 33 * |
| 林海波;: "基于机器视觉薄零件高精度测量技术的研究", 压电与声光, no. 02, 15 April 2015 (2015-04-15), pages 176 - 179 * |
| 段康容;刘先勇;: "摄影测量中编码标记点检测算法研究", 传感器与微系统, no. 08, 20 August 2010 (2010-08-20), pages 74 - 81 * |
| 王俊威;何华;冯其强;西勤;谭勖立;: "基于双经纬仪和数字工业摄影测量系统的天线安装与检测", 北京测绘, no. 1, 8 September 2017 (2017-09-08), pages 211 - 214 * |
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