计算方法采用7参数坐标变换法。由于点云不存在扭曲和缩放,因此点云坐标转换为刚体变换,缩放因子为1,其他6参数包括3个角度转换量、3个坐标平移量。
设两个测站点云集合P={pi}, Q={qi},i=1,雷顿三坐标搬迁,2,···,N,以式(1) 为目标函数采用下限值二乘法计算得到R和T的解答,使得f(R,T) 达到下限
式中,R表示旋转矩阵;T表示平移矩阵。
2.2基于面的ICP准确匹配
为了解决ICP算法效率问题,提高算法准确度,首先对点云按下列步骤进行预处理:
(1)对测站点云包围盒按某初始边长均匀划分为立方体栅格。
(2)遍历每一个立方体栅格,将其内的点云采用下限值二乘法拟合成平面。
(3)若拟合的平面的标准偏差小于阈值,雷顿三坐标改造,则对立方体栅格内的点云计算重心点,记录重心点的坐标和所拟合平面的法向量。
(4)否则,立方体栅格内的点云的点个数大于阈值,且立方体栅格边长大于规定晓得边长,则将该立方体栅格继续均匀细分为8个小立方体栅格,重复步骤(2)。
(5)全部立方体栅格处理完毕,产生了由含平面法向量的重心点构成的新点集。
首先按照初始边长为1m划分立体空间块,按照上述步骤对各测站内点云进行预处理,设定方块平面拟合标准偏差阈值为2cm,方块内少点个数设为100,贵阳雷顿三坐标,下限边设为20cm。
在粗拼接提供了初始配准矩阵的前提下,对预处理后的点云采用点到切平面的ICP算法[13]进行测块内多站自动准确拼接。设经上述处理后两测站新点集为P'、Q',则目标函数为式(2),求R'和T'的解答,使得f(R',T') 达到下限
式中,R'为旋转矩阵;T'为平移矩阵;qi为Q'中的点;pi为P'中的点;Hpi为pi对应的切平面;D(R'qi+T',Hpi)为点qi到切平面Hqi的距离。
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1) 力变形误差
在实际的坐标测量中,虽然各个部件具有较高的刚性,但力变形是不可避免的。
2) 温度误差
温度误差又称为热误差或热变形误差,它不是温度本身的误差,而是由于温度因素而引起的几何参数的测量误差。形成温度误差的主要因素是被测物体和测量仪器的温度偏离20℃或被测物体的尺寸和仪器的性能随温度变化。误差修正分为实时修正和非实时修正。由于系统误差不便进行实时修正,在实践中常常只对温度误差进行实时修正。横臂梁式三坐标测量机的稳定误差可表示为:
?l=l(αp-αs)?t式中:
αp,雷顿三坐标维修,αs被测工件及横臂梁材料的线膨胀系数,1/℃ ?t横臂梁材料相对于标准温度(20℃)的偏差, l横臂梁长度。
3) 探测误差
三坐标测头的探测误差是影响测量不确定度的重要因素,不同的测头探测误差也不同,一般包括瞄准误差、测端等效直径的影响、各向异性、附件误差等。
4) 动态误差
动态误差必然存在于动态测量中,对其研究起步较晚且过程复杂,是近年来的研究热点。动态误差一般分为两类:一类是由组成系统的各部分元件本身的静态和动态误差性能不理想而引起的动态误差,另一类是由系统内外各种干扰引起的动态误差。
5) 几何误差
三坐标测量机由相互垂直的3个轴组成,各轴由滑块-导轨系统实现直线运动。由于制造偏差,滑块在轴向有定位误差,在另两个方向上有直线度误差及3个方向的角摆误差。又由于装配等因素造成3个轴之间存在垂直度误差,三坐标测量机共有21项几何误差。
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