小圆心角小圆弧半径精确测量方案研究

摘要

采用加工精度为0.05 mm的圆弧类标准件模拟汽车“四门两盖”间隙中小圆弧,提出一套小圆心角小圆弧半径精确测量方案,并取其中理论半径分别为1 mm,2 mm,5 mm的圆弧进行点云数据采集并控制圆弧所对圆心角为30°、45°、60°来验证该方案的有效性,其中5 mm组为对照组。该方案通过限制拍摄角度范围,变换线结构光相机拍摄位姿对标准件圆弧处进行多次拍摄采集并提取圆弧轮廓数据后,进行点云粗配准,通过将多组不同角度拍摄提取得到的小圆心角小圆弧点云进行配准,增加小圆心角小圆弧的点云密度以增多其可用信息点数量,再用将传统拉普拉斯平滑算法与两步平滑算法结合而提出的普拉斯深度平滑算法,将点云进行平滑处理,得到较光滑的圆弧轮廓点云,最后利用最小二乘法进行拟合得到小圆心角小圆弧的半径。对标准件的测量实验验证结果表明,该方案无论在圆心角度数较低时,或者圆心角度数相对较高时,均可提高圆弧半径拟合精度;其改善了小圆弧所对圆心角度数为30°~60°时,可用信息点不够引起的拉普拉斯深度平滑过度拉伸的问题;同时,也改善了当小圆弧所对圆心角度数大于60°时,点云配准带来的较大的点云波动的问题。该方案测量小圆心角小圆弧半径的绝对精度可控制在0.06 mm,效果良好,满足了小圆心角小圆弧半径测量要求。