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          光學(xué)掃描測(cè)量精度的影響因素及對(duì)策分析

          作者: 時(shí)間:2010-01-15 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


          標(biāo)尺是對(duì)大型工件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)利用數(shù)碼像機(jī)對(duì)整個(gè)工件上的標(biāo)識(shí)點(diǎn)進(jìn)行定位的必備工具,所使用標(biāo)尺上的標(biāo)準(zhǔn)尺寸應(yīng)與實(shí)際利用照片進(jìn)行處理時(shí)所顯示的尺寸數(shù)值一致。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/195546.htm

          (2)測(cè)頭鏡頭組合選擇不當(dāng)

          采集大型工件表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)選用測(cè)量范圍較大的鏡頭組合,以實(shí)現(xiàn)總體數(shù)據(jù)的快速采集;對(duì)于其中部分特征較多、較小的區(qū)域,則最好選用測(cè)量范圍較小的鏡頭組合再進(jìn)行局部小特征的突出測(cè)量,以獲得較好的測(cè)量效果。

          對(duì)于大型工件,如選擇測(cè)量范圍較小的鏡頭組合進(jìn)行測(cè)量,則要求工件表面有較多用于點(diǎn)云拼接的標(biāo)識(shí)點(diǎn),這就會(huì)延長(zhǎng)工件預(yù)處理時(shí)間,加大測(cè)量時(shí)間跨度,因環(huán)境溫度隨時(shí)間變化引起的誤差就會(huì)反映到測(cè)量結(jié)果中,且會(huì)影響整個(gè)測(cè)量效率。如果用數(shù)碼像機(jī)對(duì)整個(gè)工件上的標(biāo)識(shí)點(diǎn)進(jìn)行定位,測(cè)量時(shí)自動(dòng)進(jìn)行拼接,則因標(biāo)識(shí)點(diǎn)數(shù)較多、出現(xiàn)標(biāo)識(shí)點(diǎn)之間關(guān)系相同的概率變大,容易發(fā)生拼接錯(cuò)誤;如果不用數(shù)碼相機(jī)對(duì)整個(gè)工件上的標(biāo)識(shí)點(diǎn)進(jìn)行定位,相鄰單幅點(diǎn)云之間利用共同標(biāo)識(shí)點(diǎn)進(jìn)行拼接,則由于拼接次數(shù)較多,也會(huì)產(chǎn)生拼接累積誤差過(guò)大的現(xiàn)象。

          反之,對(duì)于小型工件,如果選擇測(cè)量范圍較大的鏡頭組合進(jìn)行測(cè)量,則無(wú)法準(zhǔn)確反映工件上的小特征,使測(cè)量結(jié)果達(dá)不到要求的精度,需要重新更換合適的鏡頭組合,重新進(jìn)行標(biāo)定和測(cè)量。

          (3)測(cè)量順序不當(dāng)

          測(cè)量順序是指測(cè)量時(shí)相鄰單幅測(cè)量結(jié)果間的疊加順序。以測(cè)量一個(gè)細(xì)長(zhǎng)工件為例,圖中1,2,3,4,5所示矩形區(qū)域?yàn)楫?dāng)前標(biāo)定測(cè)頭的測(cè)量范圍。當(dāng)按圖所示發(fā)射狀排列方式測(cè)量工件時(shí),首先測(cè)量工件中間位置,完成中間第1幅的測(cè)量后,再測(cè)量第2幅,然后利用三個(gè)共同的標(biāo)志點(diǎn)將第2幅與第1幅進(jìn)行拼合,此時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)拼接誤差。同樣,第3幅與第2幅之間進(jìn)行拼合時(shí),也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)拼接誤差。假設(shè)所有的拼接誤差大小相同,則1,2,3之間產(chǎn)生的累積誤差為28,1,4,5之間產(chǎn)生的累積誤差也為28。測(cè)量結(jié)果顯示,1,2,3之間的累積誤差與1,4,5之間的累積誤差并不形成疊加關(guān)系,因此總的累積誤差仍為28。如按圖2所示的順序排列方式測(cè)量工件,則最大累積誤差為48。因此,測(cè)量時(shí)應(yīng)盡可能采用“以中心為基準(zhǔn),發(fā)射狀排列”的測(cè)量順序,以減小累積誤差。

          (4)測(cè)量策略選擇不當(dāng)

          測(cè)量時(shí),應(yīng)將被測(cè)工件按大型工件、中型工件、小尺寸多特征工件、內(nèi)腔工件等進(jìn)行分類,對(duì)于每類工件應(yīng)相應(yīng)采取不同的測(cè)量策略。

          測(cè)量大型工件時(shí),可首先用數(shù)碼像機(jī)對(duì)標(biāo)識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總體定位,然后選擇一個(gè)單幅測(cè)量范圍較大的鏡頭組合進(jìn)行測(cè)量;如工件尺寸過(guò)大,可分兩次進(jìn)行測(cè)量,然后利用共同的參考點(diǎn)進(jìn)行拼合;如大尺寸工件中存在較多的局部小特征,則可在測(cè)量基本完成后,再選用一組測(cè)量范圍較小的鏡頭組合進(jìn)行局部測(cè)量。為便于小范圍測(cè)量的自動(dòng)拼合,對(duì)該局部進(jìn)行預(yù)處理時(shí)應(yīng)增加參考點(diǎn)的密度。

          測(cè)量中、小型工件時(shí),應(yīng)注意采用正確的測(cè)量順序,以減少累積誤差。實(shí)際上,對(duì)中、小型工件也可以采用對(duì)大尺寸工件的測(cè)量策略,但必須配備用于對(duì)參考點(diǎn)進(jìn)行總體定位的數(shù)碼像機(jī)及相關(guān)軟件。

          測(cè)量工件內(nèi)腔表面時(shí),為克服測(cè)量設(shè)備的景深限制,可采取一些技術(shù)手段將內(nèi)腔測(cè)量轉(zhuǎn)化為外型測(cè)量,如可將硅膠注人工件內(nèi)腔中,待其凝固后取出,對(duì)其外型進(jìn)行測(cè)量。

          (5)工件表面標(biāo)志點(diǎn)安放不當(dāng)

          不管是大型工件還是中、小型工件的測(cè)量,都會(huì)遇到工件表面標(biāo)志點(diǎn)的安放問(wèn)題。

          大型工件的數(shù)據(jù)采集一般需要使用標(biāo)尺和數(shù)碼像機(jī),測(cè)量可分兩步進(jìn)行:第一步,利用大的數(shù)碼點(diǎn)對(duì)用于單幅測(cè)量點(diǎn)云拼合的標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行整體構(gòu)造,為保證通過(guò)正常運(yùn)算獲得單幅測(cè)量用的標(biāo)志點(diǎn)點(diǎn)云,必須遵循圖1所示的排列規(guī)則;第二步,以標(biāo)志點(diǎn)點(diǎn)云作為參考系,系統(tǒng)會(huì)將測(cè)得的每個(gè)單幅點(diǎn)云中的標(biāo)志點(diǎn)與已有參考點(diǎn)云中的標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行比較,如二者吻合,則自動(dòng)進(jìn)行拼合,兩個(gè)相鄰單幅點(diǎn)云之間不必再有重疊部分。也可進(jìn)行測(cè)量,但前提是每個(gè)單幅點(diǎn)云都必須包含至少三個(gè)標(biāo)志點(diǎn),此時(shí)需對(duì)被測(cè)區(qū)域適當(dāng)粘貼標(biāo)志點(diǎn),否則會(huì)造成測(cè)量困難或使下降。

          中型工件的標(biāo)志點(diǎn)粘貼與大型工件有所不同,由于相鄰兩幅點(diǎn)云的自動(dòng)(或手工)拼合需要根據(jù)相鄰單幅點(diǎn)云的共同標(biāo)志點(diǎn)來(lái)完成,因此中型工件的標(biāo)志點(diǎn)粘貼密度應(yīng)大于大型工件,否則難以實(shí)現(xiàn)相鄰兩幅點(diǎn)云的拼合。

          由于小型工件標(biāo)志點(diǎn)的安放會(huì)不同程度地掩蓋工件上的特征,因此工件表面應(yīng)盡量少貼或不貼標(biāo)志點(diǎn),以獲得較完整的掃描數(shù)據(jù)。

          此外,一般應(yīng)將標(biāo)志點(diǎn)粘貼在工件上較平整的位置,以減小對(duì)標(biāo)志點(diǎn)處點(diǎn)云補(bǔ)缺的難度及相應(yīng)的測(cè)量誤差。

          (6)測(cè)量過(guò)程中操作不當(dāng)

          在測(cè)量過(guò)程中,應(yīng)注意以下操作要點(diǎn):
          ①調(diào)整測(cè)頭方位,使被測(cè)部位同時(shí)位于兩個(gè)測(cè)頭的測(cè)量范圍之內(nèi);

          ②調(diào)整主光源的光強(qiáng),分別調(diào)整標(biāo)識(shí)點(diǎn)和工件表面的清晰度,使測(cè)量部位的標(biāo)識(shí)點(diǎn)及工件表面達(dá)到最清晰程度;

          ③測(cè)量過(guò)程中應(yīng)盡量避免對(duì)測(cè)頭的沖擊或碰撞。如不慎發(fā)生這種情況,應(yīng)及時(shí)對(duì)測(cè)頭進(jìn)行檢查和重新標(biāo)定,以保持后續(xù)測(cè)量的精度,否則,測(cè)量結(jié)果會(huì)顯示測(cè)量部件數(shù)據(jù)缺失,甚至使測(cè)量完全無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。



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