为了解决跨尺度微小型零件在精密装配中宏尺度与微特征的测量分辨问题, 提出了一种基于正交双目视觉与倾角仪组合的空间位姿高精测量系统。该系统建立了成像单元、倾角仪辅助测量单元、零部件夹持单元之间的坐标转换关系, 并结合倾角仪提供的角度信息, 提出了针对微小型零件的空间位姿高精测量解析算法。同时, 以光纤阵列及连接头为研究对象, 搭建了两零件的空间位姿实时测量及自动化装配测试平台。结果表明, 在3mm×2mm×2mm的空间范围内, 组合测量系统测得的位置与姿态偏差分别小于(±2μm,±2μm,±3μm)和(±0.005°,±0.004°,±0.005°)。相对于传统的测量方法, 该组合测量系统显著提高了微器件的测量精度, 可进一步满足微小型零件的空间位姿精密测量及自动化装配需求。

为实现无衍射光斑作为直线基准在复杂噪声背景下精确定中，提出了一种基于相关因子的无衍射光斑图像定中算法。该算法先根据光强重心理论计算光斑中心的大致位置，再将光斑图像转换成极坐标系下的灰度图，并生成角频率与光斑图像空间频率相同的离散周期正弦信号，求解其相位角并对各径向上的相位信息作均方差评价，计算出极坐标系下理想光斑中心与实际光斑中心的相关因子，从而达到定中无衍射光斑中心的目的。在模拟噪声环境下，对比该算法与其他常规算法，其结果表明：该算法抗背景噪声干扰能力强、计算耗时短，具有稳定的亚像素定中精度。