目前,三维激光扫描仪在高精密测量领域正处于探索阶段,已有一些学者对三维激光扫描仪的采集误差进行了相关研究。文献通过对纸质贴片进行三维扫描实验来验证目标颜色和粗糙度对测量精度的影响。文献进行激光扫描测量与全站仪测量对比实验,分析坐标转换和标靶数量对测量精度的影响。文献构建TLS单点测量数据精度评价模型,为测量方案的优化设计提供理论基础。文献着重分析光斑直径和全反射对测量精度的影响,并提出改进方法和措施。文献利用平面拟合的方法分析测量精度,定向分析了入射角度和距离对三维激光扫描仪的测量精度影响。文献等人并没有利用详尽的公式和实验进行精度分析,而是侧重分析影响三维激光扫描仪的数据采集过程中数据误差来源。文献等人研究测站和扫描间隔对配准误差的影响,对地面三维激光在测绘领域未来发展提供一定的参考。
研究首先在已有的研究基础上对反求过程中可能出现的采集误差进行重新归类,使用控制变量法对不同三维工件在测量过程中的反射特性误差进行计算和对单一样件的测量方式误差进行计算,并基于GeomagicStudio对同一点云数据的不同处理方式而导致的精度变化进行探究,分析各类误差源对测量精度的影响大小。模拟在逆行工程中,数据测量时的系统误差和偶然误差,为用户在使用三维激光扫描仪进行作业和点云数据处理时减小误差影响提供有效的依据,最后针对误差源来提出改进措施和注意事项。
逆向建模流程主要包括“点云数据采集、点云数据处理、曲面的建模、输出结果”四个前后联系紧密的阶段,图所示为逆向建模流程a和数据采集流程b。其中数据采集通过设定扫描仪参数,完成对点云或多边形数据的采集。数据处理分为点云处理和多边形处理,完成组合点云、精简数据、去噪光顺、边界修补等操作。曲面建模以创建较高精度的曲面模型为目标,完成精确曲面网格划分和拟合,以及参数曲面的特征识别,最终导入到正逆向建模软件。