学海网

大型物体三维测量精度分析，毕业论文，共41页，13131字。
摘要
着现代工业的迅速发展，逆向工程开始发挥着越来越大的作用，测量作为逆向工程的第一步，时下游的步骤起着决定性的作用。一般来说，三维表面数据的采集方法可分为接触式和非接触式两类，本文主要是非接触式测量的AT0S设备做了一些具体的介绍，并与TRIT0P系统相结合更加精确快速的完成时整个表面的测量工作。AT0S系统是一套三维投影光学测量系统，而TRITOP系统的作用是由像片上的点坐标确定测量物体表面上的参考点的空闻几何关系。
关键词：逆向工程 测量 ATOSTRITOP

前言
逆向工程的过程主要包括数据采集、数据处理、曲面重构和CAD建模四个关键步骤。数据采集又称表面数字化，是指通过特定的测量设备和测量方法获取零件表面离散点的几何坐标数据，并在此基础上，进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。数据采集是逆向工程的关键技术之一，因而高效、高精度地实现样件表面的数据采集，是逆向工程实现的基础和关键技术。数据测量是逆向工程的基础，测得的数据的质量事关最终模型质量，直接影响到整个工程的效率和质量，将直接影响后续模型重建能否顺利进行，以及最终设计结果的质量能否满足技术要求。由此可见，数据获取是逆向工程的首要前提，是重构实体CAD模型的重要保障。另外，有了产品的三维几何模型，就可以方便的进行模型再设计、快速原型制造与快速模具制造等后续工作，从而大大降低研发时间，缩短设计周期。
在车身逆向设计过程中，数据采集是最基本和必要的一步。车身表面模型具有复杂的自由曲面，其设计表达或数学模型的建立是非常困难的。因此，形状测量的速度和精度在逆向工程的全过程中占有很大的比重。
综合近景摄影测量技术和光栅投影测量技术的实物数据获取方法是目前众多反向工程测量技术中针对大型的、结构复杂的测量对象的最高效的方法之一。这种方法由近景摄影测量获取散布在被测物体上或周围的人工标记点群的三维坐标，再以这些坐标数据作为光栅投影分片测量点云拼接的依据，从而获取得到整体测量数据。这种综合方法既具有光栅投影测量的高效率又消除了数据拼接时的累积误差。该方法需要在被测物体表面贴两类测量标记点，一类是近景摄影测量系统和光栅测量系统都可以识别的，没有固定编号的标记点，称为非编号标记点，此类标记点只需识别其特征的中心位置；另一类是只有近景摄影测量系统可
以识别的、表面特征各为不同并且有固定数字编号的标记点，称为编号标记点，这类标记点在图像识别中既需要识别其特征的中心位置，又需要识别其具体的编号代码。其中，非编号标记点的作用是作为每次光栅测量得到的点云拼合的参照。而编号标记点的作用则是通过近景摄影测量原理，根据其自身的空间坐标和两类测量标记点之间的距离关系，将不同的数字图像上的非编号标记点进行匹配，以获得贴放在物体表面上的非编号标记点的空间坐标信息，从而提高点云拼合的精度。
论文主要结合ATOS，以及辅助工具TRITOP，对近景摄影测量和光栅测量系统进行分析，介绍系统操作方法、原理。比较分析有无TRITOP照相的情况下测量的精度。
1.绪论：介绍数据采集的方式及国际国内主要使用的设备，以及各种设备的优缺点。
2.以ATOS,TRITOP为例，介绍光学扫描仪和数码照相系统的工作原理，操作流程，并介绍二者如何统一进行测量。
3.以摩托车为例，分别采用无TRITOP照相ATOS直接扫描和ATOS结合TRITOP照相做扫描进行数据采集。
4.使用专门的数据对比软件如GEOMAGIC、GOMINSPECT将两组点云数据进行误差比对，分析采集数据的精度，得出分析报告。
5.对符合精度的点云构建三维模型。
6.得出结论。

目录
摘要 I
Abstract II
第一章绪论 1
1.1概述 1
1.2国内外三维测量现状 2
1.2.1接触式数据采集方法 2
1.2.2非接触式数据采集方法 3
第二章数据采集设备介绍 5
2.1光栅测量系统 6
2.2近景摄影测量系统 8
2.3系统操作简介 11
2.3.1扫描测量工件的前期准备 11
2.3.2基本测量策略 14
第三章数据采集 17
3.1结合使用TRITOP、ATOS进行测量 17
3.1.1准备测量物 17
3.1.2用TRITOP照相 20
3.1.3用ATOS进行扫描 20
3.2仅用ATOS进行测量 22
第四章数据精度分析 23
4.1创建项目 23
4.2输入点云数据 23
4.2.1输入ATOS和TRITOP结合使用的数据 23
4.2.2输入只用ATOS扫描的点云 23
4.3创建对齐 24
4.3.1创建预对齐 24
4.3.2创建局部最佳拟合对齐 24
4.4曲面比较 26
4.5检测截面 26
4.6误差分析结果 27
4.6.1生成报告页 27
4.6.2结果分析 28
第五章三维模型构建 28
5.1三维建模软件 28
5.2基于CATIA的外形设计和曲面造型 29
5.2.1数字外形编辑器 29
5.2.2曲面重建 32
第六章结论 33
致谢 34
参考文献 35