傳統(tǒng)的基于三坐標(biāo)等的尺寸測量通常解決了【關(guān)鍵尺寸測量和公差分析】;而形狀誤差分析,則需要非接觸的高精度掃描(包括激光掃描和照相掃描兩大類)來完成!
激光掃描(Laser Scanning)測頭采用的是三角測量法。掃描測頭需要裝在一個(gè)定位機(jī)構(gòu)上才能完成,如橋式三坐標(biāo)測量機(jī)、關(guān)節(jié)臂、紅外跟蹤儀等,測量精度主要靠定位機(jī)構(gòu)來保證。
1)基于橋式三坐標(biāo)測量機(jī)的由于測量機(jī)的精度(通常在幾個(gè)微米),所以基于橋式三坐標(biāo)測量機(jī)的激光掃描系統(tǒng)精度就很高(LDI的高精度激光掃描系統(tǒng)Surveyor-WS/ZS可達(dá)0.01mm,是目前市場上高精度的非接觸快速掃描設(shè)備);
2)基于關(guān)節(jié)臂的激光掃描系統(tǒng),由于關(guān)節(jié)臂的誤差在0.03-0.08mm,加上人為因素,一般這種激光掃描的誤差在0.05-0.25mm(五軸的關(guān)節(jié)臂掃描的精度可以達(dá)到0.02mm左右,也是目前高精度的關(guān)節(jié)臂式激光掃描測量系統(tǒng));
3)基于紅外跟蹤的激光掃描,一般誤差在0.1-0.5mm(跟距離有關(guān));
4)而自定位的激光掃描,根據(jù)貼在物體或背景上的反光點(diǎn)定位,定位過程中會(huì)產(chǎn)生迭代誤差,對小產(chǎn)品誤差可能在0.05mm,稍微大點(diǎn)的,誤差就可能急速提高,所以一般適合類似小型球、方體(不超過200mm)的藝術(shù)品的掃描,不合適用于長條形的物體的掃描。
激光掃描對物體表面要求較低,多數(shù)情況下可以不需要噴顯像劑。激光掃描(通常是線激光,點(diǎn)激光目前已經(jīng)很少了)直接從圖像處理中獲得三維數(shù)據(jù),對特征保持的較好,所以比較適合特征多的物體的掃描。
照相法掃描(Photogrammetry)是基于機(jī)構(gòu)光的測量法,光源和照相機(jī)頭距離比較大,所以一般測量距離要比較大,測量死角比較多、不合適特征多的產(chǎn)品的掃描。照相測量法采用貼參考點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對齊、對環(huán)境和物體表面要求較高,所以測量時(shí)需要貼參考點(diǎn)(特征比較明顯時(shí)可以少貼)、通常需要噴顯像劑、必須在稍暗是環(huán)境下測量。照相測量法采用【面掃描】,也就是拍照片,類似打補(bǔ)丁,一片一片地拼合在一起,最后的數(shù)據(jù)都是經(jīng)過處理的,所以數(shù)據(jù)通常很漂亮(低通濾波)。如果不考慮預(yù)處理和后處理,面掃描速度會(huì)比線掃描快。另外,照相掃描的定位方式(數(shù)據(jù)拼合方式)對超過一次照相(單幅)后的精度保證比較困難,所以,對超過150x150mm的產(chǎn)品,照相掃描精度一般較橋式高精度激光掃描要差。對超過200mm的物體的掃描,一般需要攝影測量輔助工具來避免誤差的快速累積。
照相掃描配合攝影測量,對大型物體(比如車身的掃描)整體誤差可以控制得比較好(比較均勻地把誤差分配到各區(qū)域),所以白車身的掃描多數(shù)采用攝影測量法配合光柵照相測量。
綜合來說,照相掃描適合特征少、面比較光滑的(如鈑金沖壓件)的掃描,配合攝影測量系統(tǒng)完成較大尺寸產(chǎn)品的掃描測量,而激光掃描比較適合注塑、鑄造件的掃描測量,測量范圍取決于定位機(jī)構(gòu)的測量范圍。照相掃描功能比較單一(非接觸掃描);而激光掃描除了非接觸掃描外,其定位機(jī)構(gòu)可以配接接觸測頭做接觸測量,接觸測量的精度一般比非接觸測量要高(但數(shù)據(jù)離散、速度慢、不合適測量容易變形的物體)。
激光掃描由于有“定位機(jī)構(gòu)”,所以可跳躍式掃描(如對一個(gè)長物體只掃描兩端)。而照相掃描這方面必須有輔助工具,且誤差比較難控制。