专利名称：一种反求测量方法
技术领域：
本发明涉及一种反求測量方法，属于机械测量技术领域。
背景技术：
反求工程(Reverse Engineering, RE)，也称逆向工程、反向工程,是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程，是ー个从样品生成产品数字化信息模型，并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。在反求工程中需要通用測量仪器获得物体形貌上的几何点云数据。有些测量设备需要在測量物体上贴上标记点来建立点云的坐标系，这些测量设备在测量时，可以移动测量设备和被测物体。有些测量设备不需要在測量物体上贴上标记点来建立測量坐标系，而是通过测量设备所处的位置来建立ー个测量坐标系，測量物体及測量设备都不能移 动。这些测量设备在测量形貌复杂的对象时，不移动测量设备时无法完成測量；当测量对象尺寸超出了测试仪器的測量范围时，也需要在测量过程中移动测量设备。要解决以上问题都需要移动测试仪器，此时测量坐标系也发生了变化。測量坐标系会导致移动前后测量的点云数据不在同一坐标系下，从而使获得的点云数据无法正确反映实际扫描对象的几何形貌。

发明内容
本发明的目的是解决在反求测量过程中移动测试仪器的測量坐标系所帯来的移动前后测量的点云数据不在同一坐标系下，从而使获得的点云数据无法正确反映实际扫描对象的几何形貌的问题。本发明为解决上述技术问题而提供一种反求測量方法，该方法的具体步骤如下
O.将需要至少进行两次测量的测量对象固定在某一位置，用测量仪器对该测量对象
的几何形貌进行点云数据提取，以获得测量对象的部分点云数据Al ；
2).选取测量仪器测量范围内一任意固定的物体为參照物，并至少选取參照物中的一点为參照点；
3).用測量仪器对所选取參照物上的參照点进行测量，以得到參照点在该坐标系下的坐标值BI ；
4).移动测量仪器，井分别对测量对象和所选取參照物上的參照点进行测量，以获得在测量仪器移动后坐标系下测量对象的部分点云数据A2和參照物上參照点坐标B2 ；
5).计算移动测量仪器前后的所选取參照物上的各个參照点的坐标差值及其平均值，以获得测量仪器移动前后坐标系偏差值；
6).将该坐标系偏差值补偿到移动测量仪器后对测量对象进行测量的点标值中，以保证移动前后测量的点云坐标值处在同一坐标系下。7)重复上述步骤4)、5)和6)，直至获得该测量对象几何形状的所有点云数据。所述的步骤2)中所选取的參照物在测量仪器使用范围内的同时，要靠近测量仪器。所述的步骤2)中所选取的參照点如果为三个以上，则所选取參照物上的參照点中的任何三个參照点都不能在ー个平面上。本发明的有益效果是本发明利用參照点得到移动测量仪器前后的坐标系差值，把这个差值补偿到移动测量仪器后测量的点云坐标值中，解决了实际反求测量过程中不能移动测量坐标系的问题。运用本測量方法还能够扩大反求测量仪器的使用范围，每移动ー次测量仪器就扩大一次测量仪器的使用范围，扩大测量仪器的测量对象，提高测量仪器的使用效率。


图I是本发明实施例中所使用的转站板的结构图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进ー步说明。在扫描物体几何形貌的过程中，移动测量仪器时，測量坐标系就会发生变化。为了保证移动測量坐标系前后測量仪器扫描的点云数据能够正确拼接在一起，在移动测量仪器前，先测量仪器使用范围内的某一固定物体为參照物，这里我们以转站板为參照物，以转站板上五个圆孔的圆心为參照点，设定该测量对象需要进行两次測量才能获得其完整的几何形状点云数据，其具体的过程如下
I.把测量仪器和扫描对象放置好以后，对扫描对象的几何形貌进行点云数据提取，获得了扫描对象的部分点云数据Al。2.把转站板放置在测量仪器的使用范围内，尽量靠近测量仪器，这样能够提高测量的精度。3.使用测量仪器及测量软件(具有測量点的功能)，测得转站板上五个固定圆孔圆心的坐标值，记为も(/7=1, 2，···，5),五个固定圆孔中，任何三个圆孔的圆心坐标都不能在ー个平面上。4.移动测量仪器的測量坐标系，使用测量仪器及測量软件测量转站板上相同的五个固定圆孔圆心的坐标值，记为んCrtoTfe3,4) 2，…5)。5.两次测量五个固定点坐标值间有偏差，Λも，ΛァがNzn (/ =1，2，…，5)
Κχη = Xhn ~ Xqn，= fhn ~ Tgn’ Azn = Ζ η ~ Zqn
6.移动后新的测量坐标系相对于移动前的测量坐标系有ー个偏差匕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.移动测量坐标系以后，继续测量扫描对象的几何形貌，获得点云数据A2。8.把数据A2中点的坐标值χ,ァ都增加Δχ, Δァ，Δζ，然后与Al数据拼接,就得到完整的几何形貌的点云数据。利用本发明的反求測量方法，能够很好地解决不同測量坐标系下的点云数据正确、拼接的问题，从而解决了实际反求测量过程中不能移 动测量坐标系的问题。运用本測量方法能够扩大反求测量仪器的使用范围，每移动一次测量仪器就扩大一次测量仪器的使用范围，扩大测量仪器的测量对象，提高测量仪器的使用效率。
权利要求
1.一种反求測量方法，其特征在于该方法的具体步骤如下 1).将需要至少进行两次测量的测量对象固定在某一位置，用测量仪器对该测量对象的几何形貌进行点云数据提取，以获得测量对象的部分点云数据Al ； 2).选取测量仪器测量范围内一任意固定的物体为參照物，并至少选取參照物中的一点为參照点； 3).用測量仪器对所选取參照物上的參照点进行测量，以得到參照点在该坐标系下的坐标值BI ； 4).移动测量仪器，井分别对测量对象和所选取參照物上的參照点进行测量，以获得在测量仪器移动后坐标系下测量对象的部分点云数据A2和參照物上參照点坐标B2 ； 5).计算移动测量仪器前后的所选取參照物上的各个參照点的坐标差值及其平均值，以获得测量仪器移动前后坐标系偏差值； 6).将该坐标系偏差值补偿到移动测量仪器后对测量对象进行测量的点标值中，以保证移动前后测量的点云坐标值处在同一坐标系下。
7).重复上述步骤4)、5)和6)，直至获得该测量对象几何形状的所有点云数据。
2.根据权利要求I所述的反求測量方法，其特征在于所述的步骤2)中所选取的參照物在测量仪器使用范围内的同吋，要靠近测量仪器。
3.根据权利要求I或2所述的反求測量方法，其特征在于所述的步骤2)中所选取的參照点如果为三个以上，则所选取參照物上的參照点中的任何三个參照点都不能在ー个平面上。
全文摘要
本发明涉及一种反求测量方法，该方法在移动测量仪器前，先选取测量仪器使用范围内任意固定的物体为参照物，然后用测量仪器测量该参照物中至少一个点的坐标值，移动测量仪器后，再次测量该参照物上参照点的坐标，从而得到移动测量仪器前后的坐标系差值，把这个差值补偿到移动测量仪器后测量的点云坐标值中，这样就能使移动前后测量的点云坐标值处在同一坐标系下，实现点云的正确拼接，从而解决了实际反求测量过程中不能移动测量坐标系的问题。运用本测量方法还能够扩大反求测量仪器的使用范围，每移动一次测量仪器就扩大一次测量仪器的使用范围，扩大测量仪器的测量对象，提高测量仪器的使用效率。
文档编号G01B21/20GK102692202SQ201210007308
公开日2012年9月26日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者余永健, 刘义, 刘永刚, 司东宏, 隋新 申请人:河南科技大学