基于三维点云数据的整车车身蒙皮扫描误差分析

    马刚

    摘 要：对某品牌车型的整车车身蒙皮进行三维扫描处理，得到三维扫描点云数据，并对产生误差的原因进行分析，找出误差的来源。

    关键词：三维点云；整车车身蒙皮；误差分析

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.044

    在汽车制造等领域，为保证产品出厂前的加工精度及部件的装配精度，需要对零部件的三维几何尺寸等数据进行精确的测量。由于汽车整车车身蒙皮尺寸较大，仅凭传感器的单一测量视场无法实现整个蒙皮的高精度全局测量要求[1]，因此需要利用多视数据拼接技术，即将多视场传感器获得的局部测量数据通过拼接算法融合在同一个坐标系下，从而获得整车车身蒙皮完整的外形三维数据[2]。然而在对某品牌车型的整车蒙皮进行三维扫描获得的结果来看，累积误差较大，本文对该误差进行了系统分析，为研究如何消除该误差打下了基础。

    1 扫描仪的选取

    本次扫描采用的扫描仪为PTOP-200型三维扫描仪，具体参数如下：

    （1）扫描方式：激光定位非接触式面扫描，蓝光；

    （2）分辨率（单位：像素）：500万单色；

    （3）采集范围（单位：立方毫米）： 60×45×45～ 600×450×450之间无极可调；

    （4）测量精度（单位：毫米）：0.008～0.015（具有中国计量科学研究院校准证书）；

    （5）单幅测量精度（单位：毫米）： 0.004 （具有中国计量科学研究院校准证书）；

    （6）扫描距离（单位：毫米）：100～1250可调；

    （7）单幅测量时间（单位：秒）：< 3.5；

    （8）测量点距（单位：毫米）：0.023～0.23；

    该扫描仪的性能参数完全可以胜任对整车车身蒙皮的扫描任务。

    2 扫描结果及误差分析

    扫描结果如图1和图2，图1是整车蒙皮的扫描结果，图2是扫描一周后蒙皮衔接处误差的图像。

    由于扫描设备制造误差、原理性误差及扫描操作者引起的不确定性因素等等都会带来误差。设备误差主要是由于设备本身制造精度，零部件的老化破损等机械结构引起的误差；原理性误差是由扫描设备测量方法决定的，比如光学非接触式测量精度就无法达到接触式三坐标测量仪的精度，这是由设备本身的局限性引起的；人为误差是指操作者由于经验不足、误操作等因素引起的误差。

    3 总结

    对某品牌车型的整车车身蒙皮进行了三维扫描，并针对三维扫描中误差的产生原因进行了分析，设备误差、原理性误差和人为误差是三个主要的误差来源，为进一步研究如何消除误差提供了理論和事实依据。

    参考文献：

    [1]孙军华，张广军，魏振忠等.基于平面基线靶标的视觉测量数据拼接方法[J].机械工程学报，2006，42（07）：192-195。

    [2]贾灿灿，赵琴音，吴戈.三维激光扫描技术在矿产资源储量动态监测中的应用[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2016（04）.

    课题项目：辽宁省交通高等专科学校技术应用型科研项目“三维扫描柔性拼接技术开发”（项目编号：LNCC_JYKY201809）；辽宁省交通高等专科学校校级应用型项目“一种多功能共享运输包装箱的开发与设计研究”（项目编号：LNCC_JYKY201813）