三坐标测量机对环境要求比较严格,应按合同要求严格控制温度及湿度。三坐标测量机使用气浮轴承,理论结构,但是如果气源不干净,有油、水或杂质,就会造成气浮轴承阻塞,严重时会造成气浮轴承和气浮导轨划伤,所以每天要检查机床气源,放水放油,定期清洗;过滤器及油水分离器。
还应注意机床气源前级空气来源,空气压缩机或集中供气的储气罐也要定期检查;三坐标测量机的导轨加工精度很高,与空气轴承的间隙很小,如果导轨上面有灰尘或其它杂质,就容易造成气浮轴承和导轨划伤,所以每次开机前应清洁机器的导轨,金属导轨用航空汽油擦拭(120或180号汽油),花岗岩导轨用无水乙醇擦拭。
切记:在保养过程中,不能给任何气浮轴承、导轨上任何性质的油脂;定期给光杆、丝杆、齿条上少量防锈油;测量机即使长期不用,也应保持有效环境的温度湿度。
为此,建议定期开空调除湿,防止高温高湿环境对测量机造成损害;在长时间没有使用三坐标测量机时,在开机前应做好准备工作:控制室内的温度和湿度(24小时以上),在南方湿润的环境中还应该定期把电控柜打开,使电路板也得到充分的干燥,避免电控系统由于受潮后突然加电后损坏。然后检查气源、电源是否正常;开机前检查电源,如有条件应配置稳压电源,定期检查接地,三坐标维修,接地电阻小于4欧姆。
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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=1,2,···,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,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,三坐标搬迁,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100,三坐标买卖,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',贵阳三坐标,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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