專利名稱：一種反求測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種反求測量方法，屬于機械測量技術領域。
背景技術：
反求工程(Reverse Engineering, RE)，也稱逆向工程、反向工程,是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構實物的CAD模型的過程，是ー個從樣品生成產品數(shù)字化信息模型，并在此基礎上進行產品設計開發(fā)及生產的全過程。在反求工程中需要通用測量儀器獲得物體形貌上的幾何點云數(shù)據(jù)。有些測量設備需要在測量物體上貼上標記點來建立點云的坐標系，這些測量設備在測量時，可以移動測量設備和被測物體。有些測量設備不需要在測量物體上貼上標記點來建立測量坐標系，而是通過測量設備所處的位置來建立ー個測量坐標系，測量物體及測量設備都不能移 動。這些測量設備在測量形貌復雜的對象時，不移動測量設備時無法完成測量；當測量對象尺寸超出了測試儀器的測量范圍時，也需要在測量過程中移動測量設備。要解決以上問題都需要移動測試儀器，此時測量坐標系也發(fā)生了變化。測量坐標系會導致移動前后測量的點云數(shù)據(jù)不在同一坐標系下，從而使獲得的點云數(shù)據(jù)無法正確反映實際掃描對象的幾何形貌。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是解決在反求測量過程中移動測試儀器的測量坐標系所帯來的移動前后測量的點云數(shù)據(jù)不在同一坐標系下，從而使獲得的點云數(shù)據(jù)無法正確反映實際掃描對象的幾何形貌的問題。本發(fā)明為解決上述技術問題而提供一種反求測量方法，該方法的具體步驟如下
O.將需要至少進行兩次測量的測量對象固定在某一位置，用測量儀器對該測量對象
的幾何形貌進行點云數(shù)據(jù)提取，以獲得測量對象的部分點云數(shù)據(jù)Al ；
2).選取測量儀器測量范圍內一任意固定的物體為參照物，并至少選取參照物中的一點為參照點；
3).用測量儀器對所選取參照物上的參照點進行測量，以得到參照點在該坐標系下的坐標值BI ；
4).移動測量儀器，井分別對測量對象和所選取參照物上的參照點進行測量，以獲得在測量儀器移動后坐標系下測量對象的部分點云數(shù)據(jù)A2和參照物上參照點坐標B2 ；
5).計算移動測量儀器前后的所選取參照物上的各個參照點的坐標差值及其平均值，以獲得測量儀器移動前后坐標系偏差值；
6).將該坐標系偏差值補償?shù)揭苿訙y量儀器后對測量對象進行測量的點標值中，以保證移動前后測量的點云坐標值處在同一坐標系下。7)重復上述步驟4)、5)和6)，直至獲得該測量對象幾何形狀的所有點云數(shù)據(jù)。所述的步驟2)中所選取的參照物在測量儀器使用范圍內的同時，要靠近測量儀器。所述的步驟2)中所選取的參照點如果為三個以上，則所選取參照物上的參照點中的任何三個參照點都不能在ー個平面上。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用參照點得到移動測量儀器前后的坐標系差值，把這個差值補償?shù)揭苿訙y量儀器后測量的點云坐標值中，解決了實際反求測量過程中不能移動測量坐標系的問題。運用本測量方法還能夠擴大反求測量儀器的使用范圍，每移動ー次測量儀器就擴大一次測量儀器的使用范圍，擴大測量儀器的測量對象，提高測量儀器的使用效率。


圖I是本發(fā)明實施例中所使用的轉站板的結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進ー步說明。在掃描物體幾何形貌的過程中，移動測量儀器時，測量坐標系就會發(fā)生變化。為了保證移動測量坐標系前后測量儀器掃描的點云數(shù)據(jù)能夠正確拼接在一起，在移動測量儀器前，先測量儀器使用范圍內的某一固定物體為參照物，這里我們以轉站板為參照物，以轉站板上五個圓孔的圓心為參照點，設定該測量對象需要進行兩次測量才能獲得其完整的幾何形狀點云數(shù)據(jù)，其具體的過程如下
I.把測量儀器和掃描對象放置好以后，對掃描對象的幾何形貌進行點云數(shù)據(jù)提取，獲得了掃描對象的部分點云數(shù)據(jù)Al。2.把轉站板放置在測量儀器的使用范圍內，盡量靠近測量儀器，這樣能夠提高測量的精度。3.使用測量儀器及測量軟件(具有測量點的功能)，測得轉站板上五個固定圓孔圓心的坐標值，記為も(/7=1, 2，···，5),五個固定圓孔中，任何三個圓孔的圓心坐標都不能在ー個平面上。4.移動測量儀器的測量坐標系，使用測量儀器及測量軟件測量轉站板上相同的五個固定圓孔圓心的坐標值，記為んCrtoTfe3,4) 2，…5)。5.兩次測量五個固定點坐標值間有偏差，Λも，ΛァがNzn (/ =1，2，…，5)
Κχη = Xhn ~ Xqn，= fhn ~ Tgn’ Azn = Ζ η ~ Zqn
6.移動后新的測量坐標系相對于移動前的測量坐標系有ー個偏差匕X，Δ_7,Δζ，其中
令
Δχ= ( Kxl+ Δろ+ Δろ+ Axi+ Ax5) /5Δァ=(Ay1+ Ay2+ Ay3+ Δァ4+ Ay5)/5t^z - ( A^1+ A^2+ Δ^3+ Δ^4+ Δ^5) /5
7.移動測量坐標系以后，繼續(xù)測量掃描對象的幾何形貌，獲得點云數(shù)據(jù)A2。8.把數(shù)據(jù)A2中點的坐標值χ,ァ都增加Δχ, Δァ，Δζ，然后與Al數(shù)據(jù)拼接,就得到完整的幾何形貌的點云數(shù)據(jù)。利用本發(fā)明的反求測量方法，能夠很好地解決不同測量坐標系下的點云數(shù)據(jù)正確、拼接的問題，從而解決了實際反求測量過程中不能移 動測量坐標系的問題。運用本測量方法能夠擴大反求測量儀器的使用范圍，每移動一次測量儀器就擴大一次測量儀器的使用范圍，擴大測量儀器的測量對象，提高測量儀器的使用效率。
權利要求
1.一種反求測量方法，其特征在于該方法的具體步驟如下 1).將需要至少進行兩次測量的測量對象固定在某一位置，用測量儀器對該測量對象的幾何形貌進行點云數(shù)據(jù)提取，以獲得測量對象的部分點云數(shù)據(jù)Al ； 2).選取測量儀器測量范圍內一任意固定的物體為參照物，并至少選取參照物中的一點為參照點； 3).用測量儀器對所選取參照物上的參照點進行測量，以得到參照點在該坐標系下的坐標值BI ； 4).移動測量儀器，井分別對測量對象和所選取參照物上的參照點進行測量，以獲得在測量儀器移動后坐標系下測量對象的部分點云數(shù)據(jù)A2和參照物上參照點坐標B2 ； 5).計算移動測量儀器前后的所選取參照物上的各個參照點的坐標差值及其平均值，以獲得測量儀器移動前后坐標系偏差值； 6).將該坐標系偏差值補償?shù)揭苿訙y量儀器后對測量對象進行測量的點標值中，以保證移動前后測量的點云坐標值處在同一坐標系下。
7).重復上述步驟4)、5)和6)，直至獲得該測量對象幾何形狀的所有點云數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求I所述的反求測量方法，其特征在于所述的步驟2)中所選取的參照物在測量儀器使用范圍內的同吋，要靠近測量儀器。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的反求測量方法，其特征在于所述的步驟2)中所選取的參照點如果為三個以上，則所選取參照物上的參照點中的任何三個參照點都不能在ー個平面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反求測量方法，該方法在移動測量儀器前，先選取測量儀器使用范圍內任意固定的物體為參照物，然后用測量儀器測量該參照物中至少一個點的坐標值，移動測量儀器后，再次測量該參照物上參照點的坐標，從而得到移動測量儀器前后的坐標系差值，把這個差值補償?shù)揭苿訙y量儀器后測量的點云坐標值中，這樣就能使移動前后測量的點云坐標值處在同一坐標系下，實現(xiàn)點云的正確拼接，從而解決了實際反求測量過程中不能移動測量坐標系的問題。運用本測量方法還能夠擴大反求測量儀器的使用范圍，每移動一次測量儀器就擴大一次測量儀器的使用范圍，擴大測量儀器的測量對象，提高測量儀器的使用效率。
文檔編號G01B21/20GK102692202SQ201210007308
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權日2012年1月11日
發(fā)明者余永健, 劉義, 劉永剛, 司東宏, 隋新 申請人:河南科技大學