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【激光扫描】与【照相扫描】比较

时间:2015.01.20  浏览:

传统的基于三坐标等的尺寸测量通常解决了【关键尺寸测量和公差分析】;而形状误差分析,则需要非接触的高精度扫描(包括激光扫描和照相扫描两大类)来完成!

激光扫描(Laser Scanning)测头采用的是三角测量法。扫描测头需要装在一个定位机构上才能完成,如桥式三坐标测量机、关节臂、红外跟踪仪等,测量精度主要靠定位机构来保证。1)基于桥式三坐标测量机的由于测量机的精度(通常在几个微米),所以基于桥式三坐标测量机的激光扫描系统精度就很高(LDI的高精度激光扫描系统Surveyor-WS/ZS可达0.01mm,是目前市场上最好的非接触快速扫描设备之一);2)基于关节臂的激光扫描系统,由于关节臂的误差在0.03-0.08mm,加上人为因素,一般这种激光扫描的误差在0.05-0.25mm(五轴的关节臂扫描的精度可以达到0.02mm左右,也是目前精度最好的关节臂式激光扫描测量系统);3)基于红外跟踪的激光扫描,一般误差在0.1-0.5mm(跟距离有关);4)而自定位的激光扫描,根据贴在物体或背景上的反光点定位,定位过程中会产生迭代误差,所以,对小产品误差可能在0.05mm,稍微大点的,误差就可能急速提高,所以一般适合类似小型球、方体(不超过200mm)的艺术品的扫描,不合适用于长条形的物体的扫描。

激光扫描对物体表面要求较低,多数情况下可以不需要喷显像剂。激光扫描(通常是线激光,点激光目前已经很少了)直接从图像处理中获得三维数据,对特征保持的较好,所以比较适合特征多的物体的扫描。

照相法扫描(Photogrammetry)是基于机构光的测量法,光源和照相机头距离比较大,所以一般测量距离要比较大,因此一般来说测量死角比较多、不合适特征多的产品的扫描。照相测量法采用贴参考点来实现数据对齐、对环境和物体表面要求较高,所以测量时需要贴参考点(特征比较明显时可以少贴)、通常需要喷显像剂、必须在稍暗是环境下测量。照相测量法采用【面扫描】,也就是拍照片,类似打补丁,一片一片地拼合在一起,最后的数据都是经过处理的,所以数据通常很漂亮(低通滤波)。如果不考虑预处理和后处理,面扫描速度会比线扫描快。另外,照相扫描的定位方式(数据拼合方式)对超过一次照相(单幅)后的精度保证比较困难,所以,对超过150x150mm的产品,照相扫描精度一般较桥式高精度激光扫描要差。对超过200mm的物体的扫描,一般需要摄影测量辅助工具来避免误差的快速累积。

照相扫描配合摄影测量,对大型物体(比如车身的扫描)整体误差可以控制得比较好(比较均匀地把误差分配到各区域),所以白车身的扫描多数采用摄影测量法配合光栅照相测量。

综合来说,照相扫描适合特征少、面比较光滑的(如钣金冲压件)的扫描,配合摄影测量系统完成较大尺寸产品的扫描测量,而激光扫描比较适合注塑、铸造件的扫描测量,测量范围取决于定位机构的测量范围。照相扫描功能比较单一(非接触扫描);而激光扫描除了非接触扫描外,其定位机构可以配接接触测头做接触测量,接触测量的精度一般比非接触测量要高(但数据离散、速度慢、不合适测量容易变形的物体)。

激光扫描由于有“定位机构”,所以可跳跃式扫描(如对一个长物体只扫描两端)。而照相扫描这方面必须有辅助工具,且误差比较难控制。

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