光學(xué)掃描測(cè)量精度的影響因素及對(duì)策分析

（7）工件被測(cè)表面預(yù)處理不當(dāng)

開(kāi)始測(cè)量前，需要對(duì)工件表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。如果工件形狀十分簡(jiǎn)單，且工件尺寸較小，通過(guò)單幅測(cè)量即可完成數(shù)據(jù)采集，則只需使工件表面能在主光源照射下形成漫反射即可。但通常情況下，僅僅通過(guò)單幅掃描測(cè)量很難完成對(duì)一個(gè)完整工件的數(shù)據(jù)采集，且一般的工件表面在主光源照射下也很難形成符合測(cè)量要求的漫反射，因此必須在工件表面預(yù)設(shè)一些參考點(diǎn)，利用共同的參考點(diǎn)對(duì)各次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行拼合，并用著色劑對(duì)工件表面進(jìn)行均勻噴涂處理，使工件表面形成較理想的漫反射。

被測(cè)工件表面預(yù)處理不當(dāng)主要指：

①工件表面某些部位反光過(guò)強(qiáng)或吸光過(guò)多，不能形成適合掃描要求的漫反射，導(dǎo)致無(wú)法形成有效的點(diǎn)云，測(cè)量結(jié)果顯示該部位數(shù)據(jù)缺失；

②缺乏足夠的參考點(diǎn)，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行拼合，即使能形成點(diǎn)云，也只是分散點(diǎn)云而不是整體點(diǎn)云；

③工件表面參考點(diǎn)的粘貼一致性太強(qiáng)，缺少特點(diǎn)，使系統(tǒng)無(wú)法有效識(shí)別單幅點(diǎn)云的拼合位置，從而容易產(chǎn)生拼合錯(cuò)誤，難以形成被測(cè)工件的整體點(diǎn)云。

工件被測(cè)表面預(yù)處理不當(dāng)還包括未對(duì)工件表面不能正確反映設(shè)計(jì)意圖的部分進(jìn)行修正、工件表面在測(cè)量中被碰傷而未及時(shí)修復(fù)、工件安放狀態(tài)不當(dāng)(如工件受力)等非測(cè)量因素。此外，在對(duì)工件內(nèi)腔(如發(fā)動(dòng)機(jī)氣道)進(jìn)行硅膠注射以形成模型時(shí)，注射量不足或硅膠中氣泡過(guò)多也會(huì)使形成的模型不能正確反映工件內(nèi)腔實(shí)際形狀。

（8）后處理不當(dāng)

在光學(xué)掃描測(cè)量中，并非測(cè)量所得數(shù)據(jù)即為點(diǎn)云數(shù)據(jù)，測(cè)量的過(guò)程實(shí)際上是形成工件影像的過(guò)程，要獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，還需利用ATOS系統(tǒng)對(duì)形成的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理。對(duì)于用單幅點(diǎn)云進(jìn)行拼合生成的結(jié)果，首先需要利用幾個(gè)共同的標(biāo)識(shí)點(diǎn)將所有的單幅數(shù)據(jù)對(duì)齊，以減少累積誤差;然后利用對(duì)齊后的點(diǎn)云進(jìn)行重運(yùn)算，將影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云數(shù)據(jù)。此時(shí)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)可能還存在密度不均勻、粗大誤差點(diǎn)多等問(wèn)題，可再經(jīng)過(guò)三角網(wǎng)格化處理(Polygonize)，最終獲得質(zhì)量較好的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

當(dāng)然，后處理不僅僅包括上述內(nèi)容。在實(shí)際測(cè)量中，掃描獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)并不一定只局限于所測(cè)實(shí)物模型，一些不屬于該模型的、測(cè)量環(huán)境中的隨機(jī)點(diǎn)也被同時(shí)測(cè)人，因此在進(jìn)行后處理時(shí)必須去除這些不需要的點(diǎn)，以減小其后在基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三維CAD模型構(gòu)造時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能性。

此外，后處理還包括對(duì)點(diǎn)云的簡(jiǎn)化處理。在一個(gè)實(shí)物反求點(diǎn)云中，對(duì)工件各個(gè)部位的精度要求并非完全相同，因此，對(duì)一些不太重要的部位可作降低點(diǎn)云密度的簡(jiǎn)化處理；對(duì)一些比較重要的部位則可提高其點(diǎn)云密度。這樣不僅能保證三維模型構(gòu)造的精度要求，而且可大大提高建模效率。

當(dāng)然，后處理不僅僅包括上述內(nèi)容。在實(shí)際測(cè)量中，掃描獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)并不一定只局限于所測(cè)實(shí)物模型，一些不屬于該模型的、測(cè)量環(huán)境中的隨機(jī)點(diǎn)也被同時(shí)測(cè)人，因此在進(jìn)行后處理時(shí)必須去除這些不需要的點(diǎn)，以減小其后在基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三維CAD模型構(gòu)造時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能性。

此外，后處理還包括對(duì)點(diǎn)云的簡(jiǎn)化處理。在一個(gè)實(shí)物反求點(diǎn)云中，對(duì)工件各個(gè)部位的精度要求并非完全相同，因此，對(duì)一些不太重要的部位可作降低點(diǎn)云密度的簡(jiǎn)化處理；對(duì)一些比較重要的部位則可提高其點(diǎn)云密度。這樣不僅能保證三維模型構(gòu)造的精度要求，而且可大大提高建模效率。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，實(shí)物反求技術(shù)在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品改型設(shè)計(jì)、模具制造等方面正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，在汽車制造、航空航天、機(jī)床工具、國(guó)防軍工、電子、模具等領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛。但目前國(guó)內(nèi)對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究還比較滯后，相關(guān)的技術(shù)裝備還主要依賴進(jìn)口。因此，研究和開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)物反求技術(shù)及設(shè)備，并盡快實(shí)現(xiàn)商品化應(yīng)用，是該領(lǐng)域的當(dāng)務(wù)之急。本文對(duì)光學(xué)掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中的精度影響因素進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)對(duì)策，希望能對(duì)提高相關(guān)測(cè)量設(shè)備的應(yīng)用水平有所幫助，同時(shí)也可為實(shí)物反求技術(shù)的研究提供一些可資借鑒的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)我國(guó)反求工程技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用水平的不斷提高。