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1、第34卷第1期现代测绘Vol.34,No.12011年01月ModernSurveyingandMappingJan.2011三维光学测量系统的内部符合精度评定12鲁萌萌,陈小娟1(中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州221008;2西安煤航信息产业有限公司测绘工程分公司,陕西西安710054)摘要三维光学面扫描系统和点测量系统满足反求逆向设计需求,适合产品在线质量检测。系统配合紧密,造价远远低于国外相应产品,对制造业和数字近景工业摄影测量发展起着重要作用。本文介绍了三维光学面扫描系统和点测量系统的内部符合精度评定,评定采用直接量测距离,即由距离中误差计算点位
2、误差的方法。三维光学面扫描系统和点测量系统的精度评定对整套系统的使用具有一定的指导意义。关键词光学三维测量精度评定内部符合精度中图分类号:P207文献标识码:A文章编号:1672-4097(2011)01-0006-05随着中国制造业的快速发展,许多行业的产2单点精度评定品大量采用了中大型和复杂曲面工件,特别是在汽车、飞机、船舶、军工、风电等行业应用中比较普2.1评定方案设计遍。目前,对于小于1m长度工件的三维尺寸质三维光学点测量系统是用一个摄影测量相机量检测基本不存在问题,检测多采用三坐标测量从不同观测角度拍摄被测物体的多幅图片,用测量机
3、、关节臂、激光扫描等完成。而对于1m~30m软件计算出所有相关的目标点,并自动计算这些数长度的工件,如风力发电叶片、汽车模具、汽车覆码图片中粘贴标志点和物体特征点的三维坐标。盖件、飞机部件、船舶部件、大型机械设备等,传统试验测定单点点位精度时,需要多次测量的数据,方法所采用的龙门式三坐标机、激光跟踪仪、关节而软件每次测定计算的坐标都处于假定坐标系中,臂、经纬仪等,激光跟踪仪、关节臂、经纬仪等设备不便比较。所以需利用多次测量固定点之间的距存在繁琐的移站问题,且测量设备昂贵,一般企业离做比对,由点位误差和距离误差之间的关系,计无法承受。而很多中大型工件曲面日益复杂,不算系统
4、的点位精度。但要测关键点三维尺寸,还要测量曲面尺寸,所以2.2试验数据处理目前中大型工件存在大量的三维全尺寸质量检测内部符合精度评定,点位误差和距离误差的关[1]难题,迫切需要解决。系计算如下。国内外真正能够独立研发在线产品三维质量以中误差作为衡量精度的指标。方差2是真检测系统的极少,西安交通大学的工业摄影测量技误差平方(2)的数学期望。则中误差计算公式为:术和面扫描技术都是自主研发,不但满足反求逆向2设计需求,更适合产品在线质量检测,系统配合紧=E()(21)密,造价远远低于国外相应设备。2[]或者说方差是的极限值,这是理论n1内部符合精度评定上的
5、数值,实际上观测个数n总是有限的,由有在相同条件下对同一被测量对象进行连续多限个观测值的真误差只能得到方差和中误差的次测量,结果之间的一致性反映仪器的内部符合精估值,方差2和中误差的估值分别用符号2度。内部符合精度的评定包括三维光学点测量和和表示,则:三维光学面扫描两个系统的内容。三维光学点测量系统评定内容是单点精度评定;三维光学面扫描2=[](22)n系统评定内容包括点云点位精度、点云间距测定和多幅拼接时的点云精度,其中三维光学面扫描系统在不需要强调估值的情况下,即将中误差又分为两种测量幅面。的估值称为中误差。实际试验中应用的公式为:第1期
6、鲁萌萌等:三维光学测量系统的内部符合精度评定7222(x2+(zm-zn)(z+z)(26)i-x)mn=(23)n假设坐标点在各个坐标方向的中误差均相等,其中:xi为每次的观测值,设为0,再将式(24)代入式(26),则:x为观测值的数学期望,22s=20(27)n为观测次数。两点M(xm,ym,zm)和N(xn,yn,zn),MN之又由于:间的距离为S,点M、N的点位中误差都为,距离2=2222x+y+z=30(28)中误差为s。因此得:由距离中误差s求得点位中误差的过程如下:x=2(29)32222s=(xm-xn)
7、+(ym-yn)+(zm-zn)(24)2即距离中误差为倍的点位误差。对上式全微分:32sds=2(xm-xn)dxm-2(xm-xn)dxn在地面上布设标志点,并利用一些辅助性工具+2(ym-yn)dym-2(ym-yn)dyn避免全部平面铺设。测量以下点之间的距离:8+2(zm-zn)dzm-2(zm-2n)dzn(25)9、4054、3034、3837、2850和6654,观测共14组观测值。用协方差传播定律得:2.3评定结果22222222s2=(xm-xn)(xm+xn)+(ym-yn)(ym+yn)
