光学扫描测量精度影响因素分析及对策探讨

标尺是对大型工件进行数据采集时利用数码像机对整个工件上的标识点进行定位的必备工具，所使用标尺上的标准尺寸应与实际利用照片进行处理时所显示的尺寸数值一致。
（2）测头镜头组合选择不当
采集大型工件表面点云数据时，应选用测量范围较大的镜头组合，以实现总体数据的快速采集；对于其中部分特征较多、较小的区域，则最好选用测量范围较小的镜头组合再进行局部小特征的突出测量，以获得较好的测量效果。
对于大型工件，如选择测量范围较小的镜头组合进行测量，则要求工件表面有较多用于点云拼接的标识点，这就会延长工件预处理时间，加大测量时间跨度，因环境温度随时间变化引起的误差就会反映到测量结果中，且会影响整个测量效率。如果用数码像机对整个工件上的标识点进行定位，测量时自动进行拼接，则因标识点数较多、出现标识点之间关系相同的概率变大，容易发生拼接错误；如果不用数码相机对整个工件上的标识点进行定位，相邻单幅点云之间利用共同标识点进行拼接，则由于拼接次数较多，也会产生拼接累积误差过大的现象。
反之，对于小型工件，如果选择测量范围较大的镜头组合进行测量，则无法准确反映工件上的小特征，使测量结果达不到要求的精度，需要重新更换合适的镜头组合，重新进行标定和测量。
（3）测量顺序不当
测量顺序是指测量时相邻单幅测量结果间的叠加顺序。以测量一个细长工件为例，图中1,2,3,4,5所示矩形区域为当前标定测头的测量范围。当按图所示发射状排列方式测量工件时，首先测量工件中间位置，完成中间第1幅的测量后，再测量第2幅，然后利用三个共同的标志点将第2幅与第1幅进行拼合，此时会产生一个拼接误差。同样，第3幅与第2幅之间进行拼合时，也会产生一个拼接误差。假设所有的拼接误差大小相同，则1,2,3之间产生的累积误差为28，1,4,5之间产生的累积误差也为28。测量结果显示，1,2,3之间的累积误差与1,4,5之间的累积误差并不形成叠加关系，因此总的累积误差仍为28。如按图2所示的顺序排列方式测量工件，则最大累积误差为48。因此，测量时应尽可能采用“以中心为基准，发射状排列”的测量顺序，以减小累积误差。
（4）测量策略选择不当
测量时，应将被测工件按大型工件、中型工件、小尺寸多特征工件、内腔工件等进行分类，对于每类工件应相应采取不同的测量策略。
测量大型工件时，可首先用数码像机对标识点进行总体定位，然后选择一个单幅测量范围较大的镜头组合进行测量；如工件尺寸过大，可分两次进行测量，然后利用共同的参考点进行拼合；如大尺寸工件中存在较多的局部小特征，则可在测量基本完成后，再选用一组测量范围较小的镜头组合进行局部测量。为便于小范围测量的自动拼合，对该局部进行预处理时应增加参考点的密度。
测量中、小型工件时，应注意采用正确的测量顺序，以减少累积误差。实际上，对中、小型工件也可以采用对大尺寸工件的测量策略，但必须配备用于对参考点进行总体定位的数码像机及相关软件。
测量工件内腔表面时，为克服光学扫描测量设备的景深限制，可采取一些技术手段将内腔测量转化为外型测量，如可将硅胶注人工件内腔中，待其凝固后取出，对其外型进行测量。
（5）工件表面标志点安放不当
不管是大型工件还是中、小型工件的测量，都会遇到工件表面标志点的安放问题。
大型工件的数据采集一般需要使用标尺和数码像机，测量可分两步进行:第一步，利用大的数码点对用于单幅测量点云拼合的标志点进行整体构造，为保证通过正常运算获得单幅测量用的标志点点云，必须遵循图1所示的排列规则；第二步，以标志点点云作为参考系，系统会将测得的每个单幅点云中的标志点与已有参考点云中的标志点进行比较，如二者吻合，则自动进行拼合，两个相邻单幅点云之间不必再有重叠部分。也可进行测量，但前提是每个单幅点云都必须包含至少三个标志点，此时需对被测区域适当粘贴标志点，否则会造成测量困难或使测量精度下降。
中型工件的标志点粘贴与大型工件有所不同，由于相邻两幅点云的自动(或手工)拼合需要根据相邻单幅点云的共同标志点来完成，因此中型工件的标志点粘贴密度应大于大型工件，否则难以实现相邻两幅点云的拼合。