計算方法采用7參數坐標變換法。由于點云不存在扭曲和縮放,因此點云坐標轉換為剛體變換,縮放因子為1,其他6參數包括3個角度轉換量、3個坐標平移量。
設兩個測站點云集合P={pi}, Q={qi},i=1,2,···,N,以式(1) 為目標函數采用下限值二乘法計算得到R和T的解答,使得f(R,T) 達到下限
式中,R表示旋轉矩陣;T表示平移矩陣。
2.2基于面的ICP準確匹配
為了解決ICP算法效率問題,提高算法準確度,首先對點云按下列步驟進行預處理:
(1)對測站點云包圍盒按某初始邊長均勻劃分為立方體柵格。
(2)遍歷每一個立方體柵格,將其內的點云采用下限值二乘法擬合成平面。
(3)若擬合的平面的標準偏差小于閾值,則對立方體柵格內的點云計算重心點,記錄重心點的坐標和所擬合平面的法向量。
(4)否則,立方體柵格內的點云的點個數大于閾值,且立方體柵格邊長大于規定曉得邊長,則將該立方體柵格繼續均勻細分為8個小立方體柵格,重復步驟(2)。
(5)全部立方體柵格處理完畢,產生了由含平面法向量的重心點構成的新點集。
首先按照初始邊長為1m劃分立體空間塊,按照上述步驟對各測站內點云進行預處理,設定方塊平面擬合標準偏差閾值為2cm,方塊內少點個數設為100,下限邊設為20cm。
在粗拼接提供了初始配準矩陣的前提下,對預處理后的點云采用點到切平面的ICP算法[13]進行測塊內多站自動準確拼接。設經上述處理后兩測站新點集為P'、Q',則目標函數為式(2),求R'和T'的解答,使得f(R',T') 達到下限
式中,R'為旋轉矩陣;T'為平移矩陣;qi為Q'中的點;pi為P'中的點;Hpi為pi對應的切平面;D(R'qi+T',Hpi)為點qi到切平面Hqi的距離。
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三坐標測量機是一種精密的測量儀器,它的測量空間中的任何一點都可以達到微米的級別,隨著現在科學的發展,精密制造業的不斷進步,三坐標價格,對三坐標測量機的精度要求進一步的提高了,否則很難適應超精加工和科學技術發展的需求。
為了提高三坐標測量機的精度,就要針對能夠影響精度方面的因素做出處理。以下總結出提高三坐標測量機精度的四個步驟,希望能對三坐標測量機的使用者有所幫助。
一:提高標尺的精度,激光干涉標尺系統將在測量機中得到較多應用,特別是大型三坐標測量機,這種“無形”標尺更有獨特的優點。在采用激光干涉標尺時,三坐標原理,還有兩個問題需注意。一是不要讓激光產生的熱影響測量機的精度,激光器常放在隔熱艙外,光束通過光纖或反射鏡引入;二是注意折射率的補償。為了減少大氣擾動的影響,三坐標維修,可以對光路進行全封閉或半封閉,即讓激光干涉儀在密閉的罩內工作。
二:必須提高三坐標測量機結構的精度,包括測量機主機、分度臺、測頭與各種測頭附件的精度。這里尤為重要的是提高他的重復精度。
三,忠縣三坐標,要努力減小力變形、熱變形及其它環境因素帶來的影響。特別要注意避免復雜力變形與熱變形。這要從結構和環境控制兩方面采取措施。
四,還要采用適當的采樣策略。測量機應具有智能功能,能針對被測參數及精度要求,采用效果佳采樣策略。
相信,經過上面所說的四個步驟,三坐標測量機的精度將得到進一步的提升,可以更好地為三坐標測量機使用者服務。
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