光学扫描测量精度影响因素分析及对策探讨

由于小型工件标志点的安放会不同程度地掩盖工件上的特征，因此工件表面应尽量少贴或不贴标志点，以获得较完整的扫描数据。
此外，一般应将标志点粘贴在工件上较平整的位置，以减小对标志点处点云补缺的难度及相应的测量误差。
（6）测量过程中操作不当
在测量过程中，应注意以下操作要点：
①调整测头方位，使被测部位同时位于两个测头的测量范围之内；
②调整主光源的光强，分别调整标识点和工件表面的清晰度，使测量部位的标识点及工件表面达到最清晰程度；
③测量过程中应尽量避免对测头的冲击或碰撞。如不慎发生这种情况，应及时对测头进行检查和重新标定，以保持后续测量的精度，否则，测量结果会显示测量部件数据缺失，甚至使测量完全无法继续进行。
（7）工件被测表面预处理不当
开始测量前，需要对工件表面进行适当的预处理。如果工件形状十分简单，且工件尺寸较小，通过单幅测量即可完成数据采集，则只需使工件表面能在主光源照射下形成漫反射即可。但通常情况下，仅仅通过单幅扫描测量很难完成对一个完整工件的数据采集，且一般的工件表面在主光源照射下也很难形成符合测量要求的漫反射，因此必须在工件表面预设一些参考点，利用共同的参考点对各次测量结果进行拼合，并用着色剂对工件表面进行均匀喷涂处理，使工件表面形成较理想的漫反射。
被测工件表面预处理不当主要指：
   
①工件表面某些部位反光过强或吸光过多，不能形成适合扫描要求的漫反射，导致无法形成有效的点云，测量结果显示该部位数据缺失；
   
②缺乏足够的参考点，导致无法进行拼合，即使能形成点云，也只是分散点云而不是整体点云；
   
③工件表面参考点的粘贴一致性太强，缺少特点，使系统无法有效识别单幅点云的拼合位置，从而容易产生拼合错误，难以形成被测工件的整体点云。
工件被测表面预处理不当还包括未对工件表面不能正确反映设计意图的部分进行修正、工件表面在测量中被碰伤而未及时修复、工件安放状态不当(如工件受力)等非测量因素。此外，在对工件内腔(如发动机气道)进行硅胶注射以形成模型时，注射量不足或硅胶中气泡过多也会使形成的模型不能正确反映工件内腔实际形状。
（8）后处理不当
在光学扫描测量中，并非测量所得数据即为点云数据，测量的过程实际上是形成工件影像的过程，要获得点云数据，还需利用atos系统对形成的影像数据进行后处理。对于用单幅点云进行拼合生成的结果，首先需要利用几个共同的标识点将所有的单幅数据对齐，以减少累积误差;然后利用对齐后的点云进行重运算，将影像数据转换为点云数据。此时的点云数据可能还存在密度不均匀、粗大误差点多等问题，可再经过三角网格化处理(polygonize)，最终获得质量较好的点云数据。
当然，后处理不仅仅包括上述内容。在实际测量中，扫描获得的数据点并不一定只局限于所测实物模型，一些不属于该模型的、测量环境中的随机点也被同时测人，因此在进行后处理时必须去除这些不需要的点，以减小其后在基于点云数据进行三维cad模型构造时产生错误的可能性。
此外，后处理还包括对点云的简化处理。在一个实物反求点云中，对工件各个部位的精度要求并非完全相同，因此，对一些不太重要的部位可作降低点云密度的简化处理；对一些比较重要的部位则可提高其点云密度。这样不仅能保证三维模型构造的精度要求，而且可大大提高建模效率。
当然，后处理不仅仅包括上述内容。在实际测量中，扫描获得的数据点并不一定只局限于所测实物模型，一些不属于该模型的、测量环境中的随机点也被同时测人，因此在进行后处理时必须去除这些不需要的点，以减小其后在基于点云数据进行三维cad模型构造时产生错误的可能性。
此外，后处理还包括对点云的简化处理。在一个实物反求点云中，对工件各个部位的精度要求并非完全相同，因此，对一些不太重要的部位可作降低点云密度的简化处理；对一些比较重要的部位则可提高其点云密度。这样不仅能保证三维模型构造的精度要求，而且可大大提高建模效率。
4.结语
近年来，实物反求技术在新产品设计、产品改型设计、模具制造等方面正发挥着越来越重要的作用，在汽车制造、航空航天、机床工具、国防军工、电子、模具等领域的应用日趋广泛。但目前国内对相关技术的研究还比较滞后，相关的技术装备还主要依赖进口。因此，研究和开发具有我国自主知识产权的实物反求技术及设备，并尽快实现商品化应用，是该领域的当务之急。本文对光学扫描点云数据采集系统实际应用中的精度影响因素进行了分析，并提出了相应对策，希望能对提高相关测量设备的应用水平有所帮助，同时也可为实物反求技术的研究提供一些可资借鉴的实际经验，促进我国反求工程技术开发、应用水平的不断提高。