УДК004.932.2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОЩАДИ ДЕФЕКТОВ НА ПОВЕРХНОСТЯХ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ ПРИ ВИДЕОЭНДОСКОПИЧЕСКОМ КОНТРОЛЕ

Горевой А. В., Мачихин А. С., Перфилов А. М.


Читать статью полностью 

Аннотация

Рассмотрена задача бесконтактного измерения площади поверхностных дефектов на объектах сложной формы при видеоэндоскопическом контроле. Впервые проанализированы основные факторы, определяющие погрешность подобных измерений. Основу предлагаемого метода анализа составляет оценка трехмерных координат точек поверхности по их двумерным проекциям, полученная с использованием проективной модели систем регистрации и минимизации расстояния Махаланобиса в плоскостях изображений. Аналитически для практически важных случаев цилиндрической и сферической поверхностей получены выражения для погрешности измерения ее площади, вызванной аппроксимацией набором треугольников. Показано, что при реальных значениях параметров оптико-электронной системы эндоскопического зонда величина этой составляющей погрешности для отдельного треугольника не превышает 1%. Получены выражения для ошибки измерения площади поверхности произвольной формы, вызванной неточностью измерения трехмерных координат отдельных точек с учетом и без учета априорной информации о форме поверхности. Проверка полученных выражений на данных реального эксперимента показала, что погрешность измерения площади сложной фигуры, заданной набором точек, в основном определяется отсутствием учета принадлежности этих точек к поверхности. Установлено, что использование априорной информации о форме исследуемой поверхности, которая зачастую доступна из конструкторской документации, могла бы во многих случаях радикально повысить точность измерения площади поверхностных дефектов. Представленные результаты справедливы для стереоскопического, теневого и фазового методов видеоэндоскопических измерений и могут быть эффективно использованы при разработке новых и модернизации существующих бесконтактных измерительных эндоскопических систем.


Ключевые слова: визуально-измерительный контроль, измерение площади поверхности, видеоэндоскопия, измерительный эндоскоп, погрешность измерений, триангуляция

Список литературы
1.     Клюев В.В., Соснин Ф.Р., Ковалев А.В. Неразрушающий контроль и техническая диагностика: Справочник / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2003. 656 с.
2.     Чигорко А.Б., Чигорко А.А. Узлы и системы волоконно-оптических эндоскопов. Томск: ТПУ, 2007. 134 с.
3.     Мачихин А.С. Современные технологии визуально-измерительного контроля авиационных двигателей // Двигатель. 2009. № 1. С. 26–28.
4.     Мачихин А.С. Измерительные возможности современных видеоэндоскопов // Двигатель. 2009. № 3. С. 8–9.
5.     Schick A., Forster F., Stockmann M. 3D measuring in the field of endoscopy // Proc. SPIE, 2011. V. 8082. Art. N 808216.
6.     Иванов В.А., Марусина М.Я., Сизиков В.С. Обработка измерительной информации в условиях неопределенностей // Контроль. Диагностика. 2001. № 4. С. 40–43.
7.     Hartley R.I., Zisserman A. Multiple View Geometry. 2nd ed. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2000. 670 p.
8.     Марусина М.Я. Инвариантный анализ и синтез в моделях с симметриями. СПб: СПбГУ ИТМО, 2004. 144 с.
9.     Kannala J., Heikkilä J., Brandt S.S. Geometric camera calibration / In: Wah B.W. (ed.) Wiley Encyclopedia of Computer Science and Engineering. Hoboken, USA: Wiley, 2009. P. 1389–1400.
10.  Ramalingam S. Generic Imaging Models: Calibration and 3D Reconstruction Algorithms. Ph. D. thesis. Santa Cruz, USA: Institut National Polytechnique de Grenoble, 2006. 192 p.
11.  Kannala J., Brandt S.S. A generic camera model and calibration method for conventional, wide-angle, and fish-eye lenses // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2006. V. 28. N 8. P. 1335–1340.
12.  Forsyth D.A., Ponce J. Computer Vision: a Modern Approach. 2nd ed. Upper Saddle River, USA: Prentice-Hall, 2012. 793 p.
13.  Zhang Z. Flexible camera calibration by viewing a plane from unknown orientations // Proc. of IEEE International Conference on Computer Vision. 1999. V. 1. P. 666–673.
14.  Kanatani K. Statistical Optimization for Geometric Computation: Theory and Practice. Mineola, USA: Dover Publications, 2005. 528 p.
15.  Волынский Б.А. Сферическая тригонометрия / Под ред. В.В. Клюева. М.: Наука, 1977. 136 с.
16.  Zhang Z. Determining the epipolar geometry and its uncertainty: a review // International Journal of Computer Vision. 1998. V. 27. N 2. P. 161–195.
17.  Горевой А.В., Колючкин В.Я. Методы оценки погрешности измерения координат в комплексированных системах регистрации трехмерных образов объектов // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 9 (21). С. 45.
18.  Johnson R.A., Wichern D.W. Applied Multivariate Statistical Analysis. 6th ed. Upper Saddle River, USA: Pearson Prentice Hall, 2007. 773 p.
Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика