傳統的基于三坐標等的尺寸測量通常解決了【關鍵尺寸測量和公差分析】;而形狀誤差分析,則需要非接觸的高精度掃描(包括激光掃描和照相掃描兩大類)來完成!
激光掃描(Laser Scanning)測頭采用的是三角測量法。掃描測頭需要裝在一個定位機構上才能完成,如橋式三坐標測量機、關節臂、紅外跟蹤儀等,測量精度主要靠定位機構來保證。
1)基于橋式三坐標測量機的由于測量機的精度(通常在幾個微米),所以基于橋式三坐標測量機的激光掃描系統精度就很高(LDI的高精度激光掃描系統Surveyor-WS/ZS可達0.01mm,是目前市場上高精度的非接觸快速掃描設備);
2)基于關節臂的激光掃描系統,由于關節臂的誤差在0.03-0.08mm,加上人為因素,一般這種激光掃描的誤差在0.05-0.25mm(五軸的關節臂掃描的精度可以達到0.02mm左右,也是目前高精度的關節臂式激光掃描測量系統);
3)基于紅外跟蹤的激光掃描,一般誤差在0.1-0.5mm(跟距離有關);
4)而自定位的激光掃描,根據貼在物體或背景上的反光點定位,定位過程中會產生迭代誤差,對小產品誤差可能在0.05mm,稍微大點的,誤差就可能急速提高,所以一般適合類似小型球、方體(不超過200mm)的藝術品的掃描,不合適用于長條形的物體的掃描。
激光掃描對物體表面要求較低,多數情況下可以不需要噴顯像劑。激光掃描(通常是線激光,點激光目前已經很少了)直接從圖像處理中獲得三維數據,對特征保持的較好,所以比較適合特征多的物體的掃描。
照相法掃描(Photogrammetry)是基于機構光的測量法,光源和照相機頭距離比較大,所以一般測量距離要比較大,測量死角比較多、不合適特征多的產品的掃描。照相測量法采用貼參考點來實現數據對齊、對環境和物體表面要求較高,所以測量時需要貼參考點(特征比較明顯時可以少貼)、通常需要噴顯像劑、必須在稍暗是環境下測量。照相測量法采用【面掃描】,也就是拍照片,類似打補丁,一片一片地拼合在一起,最后的數據都是經過處理的,所以數據通常很漂亮(低通濾波)。如果不考慮預處理和后處理,面掃描速度會比線掃描快。另外,照相掃描的定位方式(數據拼合方式)對超過一次照相(單幅)后的精度保證比較困難,所以,對超過150x150mm的產品,照相掃描精度一般較橋式高精度激光掃描要差。對超過200mm的物體的掃描,一般需要攝影測量輔助工具來避免誤差的快速累積。
照相掃描配合攝影測量,對大型物體(比如車身的掃描)整體誤差可以控制得比較好(比較均勻地把誤差分配到各區域),所以白車身的掃描多數采用攝影測量法配合光柵照相測量。
綜合來說,照相掃描適合特征少、面比較光滑的(如鈑金沖壓件)的掃描,配合攝影測量系統完成較大尺寸產品的掃描測量,而激光掃描比較適合注塑、鑄造件的掃描測量,測量范圍取決于定位機構的測量范圍。照相掃描功能比較單一(非接觸掃描);而激光掃描除了非接觸掃描外,其定位機構可以配接接觸測頭做接觸測量,接觸測量的精度一般比非接觸測量要高(但數據離散、速度慢、不合適測量容易變形的物體)。
激光掃描由于有“定位機構”,所以可跳躍式掃描(如對一個長物體只掃描兩端)。而照相掃描這方面必須有輔助工具,且誤差比較難控制。