三維尺寸測量方法及發展趨勢

   随著(zhe)科學技術和工業生産的迅猛發展,許多領域越來越多地提出瞭對三維工件尺寸和形狀參數測量的要求。目前人們雖然已經成功地開發出許多種測量方法及儀器,但是由於它們都存在成本、測量範圍、測量精度及測量速度等多方面的限制,還不能滿足科技和生産發展的需要。本文針對國内外的發展現狀,對現有的三維工件測量方法進行概述,指出它們存在的優缺點,並(bìng)根據需要對它們的發展趨勢進行瞭預測。

   目前國内在光學三維測量領域主要是應用三坐标測量機，但三坐标測量機隻能針對一些中小尺寸的産品進行測量,且對環境要求較高。而大尺寸的測量多數是在室外，甚至是在野外惡劣條件下進行，三坐标測量機則無法滿足其要求。因此，現在更多使用的是國外的進口儀器,主要是英國雷尼紹公司、德國Gom公司、日本羅蘭公司和英國泰勒霍普森有限公司的相關産品。國内天津大學葉聲華教授所在的精密測試技術及儀器國家重點實驗室也對激光雷達做瞭深入研究並(bìng)取得瞭顯著成果;中航工業聯合哈爾濱工業大學、天津大學、北京交通大學等高校，依托中航工業強度所、北京空間機電研究所、中國電科38所等應用單位,開展“全視角高精度三維測量儀的開發和應用”項目。但國内産品無論是測量精度、效率、實時性,還是數據處理等，都與國外産品存在著(zhe)較大的差距。

   因此我國開始加快大尺寸三維測量儀的研發,旨在打破國外技術壟斷和儀器封鎖
，攻克超高速、高分辨率視覺傳感器和核心測量算法，研發具有實時、非接觸、多點同步等功能的大尺寸精密測量儀器，並(bìng)建立視覺三維測量儀器的研發基地、生産基地和系統集成驗證中心，最終使大尺寸三維測量服務於(yú)我國大型工業裝備的研發和制造。

   三攝像機視覺測(cè)量系統是多攝像機視覺測(cè)量系統的一個特例，是人們在進行立體視覺測(cè)量時爲減小特征點誤匹配常採(cǎi)用的一種方法，該系統通

   常将外部參數已經精確校準的三台攝像機固定在一個支架上，利用三台攝像機對被測空間點進行成像來確定其空間位置，如Krypton公司推出的400-CMM和600-CMM系統。測量時将系統任意擺放在被測件附近，使被測體處於系統視場範圍内，通過光學接觸式測頭進行逐點測量。測頭上包含9個位置關系確定的光學特征點，通過測頭和測尖的組合變換可以實現不可見點的測量；系統不需要現場校準，可以根據被測體的大小和位置來改變測量系統的擺放位置，但是由於三台像機位置固定不動，所以其視場範圍受到瞭(le)很大的限制，並(bìng)且該系統還比較笨重。