基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的整車車身蒙皮掃描誤差分析

馬剛

摘 要：對(duì)某品牌車型的整車車身蒙皮進(jìn)行三維掃描處理，得到三維掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對(duì)產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行分析，找出誤差的來源。

關(guān)鍵詞：三維點(diǎn)云；整車車身蒙皮；誤差分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.044

在汽車制造等領(lǐng)域，為保證產(chǎn)品出廠前的加工精度及部件的裝配精度，需要對(duì)零部件的三維幾何尺寸等數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的測(cè)量。由于汽車整車車身蒙皮尺寸較大，僅憑傳感器的單一測(cè)量視場(chǎng)無法實(shí)現(xiàn)整個(gè)蒙皮的高精度全局測(cè)量要求[1]，因此需要利用多視數(shù)據(jù)拼接技術(shù)，即將多視場(chǎng)傳感器獲得的局部測(cè)量數(shù)據(jù)通過拼接算法融合在同一個(gè)坐標(biāo)系下，從而獲得整車車身蒙皮完整的外形三維數(shù)據(jù)[2]。然而在對(duì)某品牌車型的整車蒙皮進(jìn)行三維掃描獲得的結(jié)果來看，累積誤差較大，本文對(duì)該誤差進(jìn)行了系統(tǒng)分析，為研究如何消除該誤差打下了基礎(chǔ)。

1 掃描儀的選取

本次掃描采用的掃描儀為PTOP-200型三維掃描儀，具體參數(shù)如下：

（1）掃描方式：激光定位非接觸式面掃描，藍(lán)光；

（2）分辨率（單位：像素）：500萬單色；

（3）采集范圍（單位：立方毫米）： 60×45×45～ 600×450×450之間無極可調(diào)；

（4）測(cè)量精度（單位：毫米）：0.008～0.015（具有中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院校準(zhǔn)證書）；

（5）單幅測(cè)量精度（單位：毫米）： 0.004 （具有中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院校準(zhǔn)證書）；

（6）掃描距離（單位：毫米）：100～1250可調(diào)；

（7）單幅測(cè)量時(shí)間（單位：秒）：< 3.5；

（8）測(cè)量點(diǎn)距（單位：毫米）：0.023～0.23；

該掃描儀的性能參數(shù)完全可以勝任對(duì)整車車身蒙皮的掃描任務(wù)。

2 掃描結(jié)果及誤差分析

掃描結(jié)果如圖1和圖2，圖1是整車蒙皮的掃描結(jié)果，圖2是掃描一周后蒙皮銜接處誤差的圖像。

由于掃描設(shè)備制造誤差、原理性誤差及掃描操作者引起的不確定性因素等等都會(huì)帶來誤差。設(shè)備誤差主要是由于設(shè)備本身制造精度，零部件的老化破損等機(jī)械結(jié)構(gòu)引起的誤差；原理性誤差是由掃描設(shè)備測(cè)量方法決定的，比如光學(xué)非接觸式測(cè)量精度就無法達(dá)到接觸式三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的精度，這是由設(shè)備本身的局限性引起的；人為誤差是指操作者由于經(jīng)驗(yàn)不足、誤操作等因素引起的誤差。

3 總結(jié)

對(duì)某品牌車型的整車車身蒙皮進(jìn)行了三維掃描，并針對(duì)三維掃描中誤差的產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，設(shè)備誤差、原理性誤差和人為誤差是三個(gè)主要的誤差來源，為進(jìn)一步研究如何消除誤差提供了理論和事實(shí)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫軍華，張廣軍，魏振忠等.基于平面基線靶標(biāo)的視覺測(cè)量數(shù)據(jù)拼接方法[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2006，42（07）：192-195。

[2]賈燦燦，趙琴音，吳戈.三維激光掃描技術(shù)在礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].遼寧省交通高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2016（04）.

課題項(xiàng)目：遼寧省交通高等?？茖W(xué)校技術(shù)應(yīng)用型科研項(xiàng)目“三維掃描柔性拼接技術(shù)開發(fā)”（項(xiàng)目編號(hào)：LNCC_JYKY201809）；遼寧省交通高等?？茖W(xué)校校級(jí)應(yīng)用型項(xiàng)目“一種多功能共享運(yùn)輸包裝箱的開發(fā)與設(shè)計(jì)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：LNCC_JYKY201813）