光学测量系统的误差分析及优缺点有哪些

2024.05.17

  1. 测量误差的定义和来源

  测量误差是指在测量过程中,测量结果与真实值之间的差异。误差可以分为随机误差和系统误差两种类型。随机误差是由于仪器的精度、测量人员的技术水平以及环境等因素所造成的测量误差,这种误差可以通过提高仪器精度和测量人员素质而加以减小。系统误差是由于测量方法本身所造成的误差,这种误差是无法消除的,只有彻底改变测量方法本身才可能消除。

光学测量系统

  2. 光学测量系统的误差分析

  2.1 物体自身的因素

  被测物体本身的材料、粗造度、颜色、光学性质及表面形状,对光的反射和吸收有很大差异,尤其是物体表面的粗造度和折射率。比如直接扫描反光件,不喷显影剂,我们会发现误差增大。

  2.2 标定的因素

  由于光学测量系统的制造和装配时必然存在误差,因此对于物点到像点的非线性关系的标定技术更是获取物体三维点云的关键。由于侧头变形及标定时对光学系统进行了很多理想假设,因此带来了一些系统误差。比如进行系统标定时,每次标定完弹出的参数是不一样的。

  2.3 相机或投射器的因素

  由于相机和投射器都有焦距,当焦距模糊时,拍出的工件图片是模糊,再根据模糊图片解析点云,将会增加测量误差。

  2.4 标记点的误差

  光学测量设备的扫描范围有限,若将整个工件扫描完整需进行多次拼接。在提点和匹配过程将产生拼接累积误差。

  2.5 环境的因素

  由于三维光学测量系统需通过打光栅到物体表面,因此受环境影响较大。温度:-10~50℃,防止剧烈的温度变化;湿度范围:相对湿度65%;光强环境:在日光灯及自然光下(不要在强光源或频闪光下);请勿在有腐蚀性气体、多尘、震动的环境下使用设备。

  3. 光学测量系统的优缺点

  光学测量系统具有高精度、高效率、高可靠性的优点,特别适用于复杂的零部件轮廓和表面形状尺寸、角度及位置的检测。然而,它也存在一些缺点,如受被测物体自身因素的影响较大,标定过程中可能出现系统误差,相机或投射器的焦距问题可能导致测量误差,以及对环境条件有一定的要求等。

  4. 光学测量系统的精度误差

  利亚德的OptiTrack光学动作捕捉系统可实现精度误差小于+/-0.1mm,旋转误差+/-0.1度,延时最低2.8ms,在高精度、低延时、超大空间、实时空间定位与跟踪等方面优势明显。

  光学测量系统的误差分析是一个复杂的过程,需要综合考虑多种因素,并采取相应的措施来提高测量系统的准确性和可靠性。同时,也要注意选择合适的光学测量系统,以适应不同的测量任务和环境条件。

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