[发明专利]一种光学三维扫描仪的精度评定方法

说明书

本发明公开了一种光学三维扫描仪的精度评定方法，包括：A.对定制标准件进行扫描预处理并进行扫描仪校准；B.使用光学三维扫描仪测量定制标准件，模拟扫描拼接过程，获取完整点云数据；C.将获取的点云数据导入第三方处理软件，使用拟合球体命令，得到定制标准件的球体的直径拟合值和球心距拟合值；D.将扫描得到的对应数据的拟合值与定制标准件对应数据的标准值进行比对，定量地判断光学三维扫描仪的单幅测量精度、重复测量精度以及拼接测量精度。本发明的方法，可在相同的自然环境和标定环境下，同时获取光学三维扫描仪的单幅测量误差、重复测量误差以及拼接测量误差，从而多维度预知光学三维扫描仪的测量精度，判断能否满足工件测量需求。

技术领域

本发明涉及逆向工程技术领域，特别涉及一种光学三维扫描仪的精度评定方法。

背景技术

以信息技术与制造技术深度融合为特征的智能制造模式，可推动制造技术实现向智能制造转型，作为智能制造的排头兵，增材制造技术正在引领传统制造方式变革。在变革过程中，增材制造不仅兼容传统设计的数据格式，还支持光学三维扫描的数据格式。

光学三维扫描虽能解决增材制造的数据来源问题，但市面上的光学三维扫描仪品质良莠不齐，为了提高市场竞争力，制造商宣称的设备精度大多是数量级更高的单幅测量精度或重复测量精度。为了完成工件的整体扫描，其测量结果都是由多幅点云数据拼接而成，在标记点拼接和特征拼接过程存在非线性测量误差，若以单幅测量误差评定光学三维扫描仪的精度，存在整体测量数据偏差过大且无法判定的情况，导致后期增材制造过程出现偏差。

经公开资料查询，宠米(北京)科技有限公司申请了“一种高精度光学三维扫描仪”专利(申请号201720918132.1)，该发明公开了一种高精度光学三维扫描仪结构，通过挡条与放置槽的设置，固定投影机壳，保证三维扫描仪的硬件稳定性，从而提高光学三维扫描仪的精度，但实际中，光学三维扫描仪的精度不仅和产品硬件有联系，还和软件算法、扫描环境息息相关。

经公开资料查询，北京大学口腔医学院申请了“一种口腔三维扫描仪的精度评价方法”专利(申请号201810985014.1)，该发明公开了一种口腔三维扫描仪的精度评价方法，设计并加工样件，使用高精度三坐标机和口腔三维扫描仪分别测量工件，得到2组不同点云数据，运用第三方软件对比分析2组数据的平均距离、标准偏差和均方根误差，从而评价三维扫描仪的精度。但该评价方法的样件仅适用口腔牙齿行业，而且点云数据对比偏差为定性的区域偏差，不能定量地准确判定三维扫描仪的测量精度。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种光学三维扫描仪的精度评定方法，可在相同的自然环境和标定环境下，同时获取光学三维扫描仪的单幅测量误差、重复测量误差以及拼接测量误差，从而多维度预知光学三维扫描仪的测量精度，判断能否满足工件测量需求。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种光学三维扫描仪的精度评定方法，配合定制标准件实现，包括：

A.对定制标准件进行扫描预处理并进行扫描仪校准；其中，扫描仪校准即包括使用标定板在测量空域内完成校准步骤，测量软件根据标定板空间坐标，计算得到校准信息，具体操作过程为现有技术已知内容，此处不再赘述；

B.使用光学三维扫描仪测量定制标准件，模拟扫描拼接过程，获取完整点云数据；

C.将获取的点云数据导入第三方处理软件，使用拟合球体命令，分别得到定制标准件的球体的直径拟合值和球心距拟合值；其中，对数据进行最小二乘球面拟合的拟合球体命令是第三方处理软件自带的功能；

D.将扫描得到的对应数据的拟合值与定制标准件对应数据的标准值进行比对，定量地判断光学三维扫描仪的单幅测量精度、重复测量精度以及拼接测量精度。