车辆外廓尺寸国内外检测技术

车辆外廓尺寸国内外检测技术

1、三坐标测量

国际上对于大型物体三维尺寸的测量，广泛采用的仍是三坐标测量机，三坐标测量机的测量原理是将被测件放入其容许的测量空间以获得被测件几何型面上测量点的坐标尺寸。根据这些点的空间坐标值计算出被测件的几何形状位置尺寸及其不确定度。

三坐标测量时，不可避免地出现被测物体变形、蠕变、动作响应慢、需补偿测量头直径等问题，极大地影响了测量效率和测量精度。另外测量所需条件苛刻又限制了它在“在线测量”中的应用。尽管世界各国生产厂家试图用各种高新技术来改变这一状态，但至今都不能从根本上解决三坐标测量机价格昂贵以及原理上所带来的结构庞大、复杂的不足，难以满足当今高效率、高精度测量的需要。

2、室内GPS 测量系统

测量时，空间中事先布置好的激光发射器不断向四周发射红外光线信号，传感器检测到红外线信号并由接收器将信号转化成为角度数据，通过软件处理最终将数据转化为位置与方位信息。iGPS测量法虽然能实现动态实时、自动测量，但该方法价格昂贵，而且测量精度较低，一般只能达到厘米级。由于其测量点数较少，在工业环境中受外界因素干扰较大，因此，不能满足对于车体车厢轮廓测量的要求。

3、激光跟踪仪测量系统

用激光跟踪仪进行测量，是国内进行飞机尺寸检测的主要途径之一。它通过测量待测点的角度和距离信息来获得待测点的空间坐标。由于激光需要通过跟踪靶球的反射进行逐点测量，而且在目前的技术条件下，跟踪仪只能做到单点或者双点追踪。对于汽车车体而言，激光跟踪仪是单点测量，测量效率无从谈起，所以无法满足项目要求。

4、经纬仪测量系统

经纬仪测量系统起源于大地测量仪器，至少需要两台或两台以上的高精度光学经纬仪组合在一起，才能构成测量系统来获取目标点的空间三维坐标。经纬仪利用数据库来管理测量数据，并对测量数据进行初步的几何分析。与形状误差的检测。这种通过软硬件数据相结合的测量方法对于本方案的设计有一定的启发作用，但是经纬仪坐标需要多台仪器同时人工瞄准，效率低，人为误差明显。

5、基于激光扫描技术对车身进行二维尺寸测量

大多数激光测量系统都是电子测量和激光测量相结合的测量方式，通常都是通过激光测量探头在导轨上移动的距离来测量车身的X, Y坐标，这个距离是通过光学编码器来测量的，而不是用激光来测量。只有Z坐标是用激光测量的，严格的讲，它们并不是真正意义上的激光测量系统。这种类型测量系统的缺点是需要在被测车身的侧面和前方架设两个测量用的导轨，同时这两个导轨的加工精度和安装都有很高的要求，使用起来不方便。

全激光测量系统，上下、左右都采取密集光栅，还要考虑车速和角度补偿问题。

6、机器视觉测量法

机器视觉方法获取三维场景信息时，按照所采用照明方式的不同主要可以分为以下两大类：

1．主动式方法：是指向被测物体发射可控制光束，然后拍摄光束在物体表面上所形成的图像，通过几何关系计算出被测物体距离的方法。主要可以分为结构光方法和激光自动聚焦法两类。根据投影光束形态的不同，结构光方法又可以分为光点式结构光方法、光条式结构光方法、光面式结构光方法等；

2．被动式方法：是指不向被测物体发射可控制光束，而根据直接拍摄的物体的图像进行距离测量的方法。主要可以分为单目视觉、双目视觉、多目视觉等方法。

在车辆轮廓测试中一般采用双目视觉测试：

双目立体视觉原理来获得被测目标的三维形貌。使用两台或两台以上摄像机从不同的位置同时摄取被测物体，或者一台摄像机从不同位置依次摄取被测物体，被测点分别成像在两个或多个像面上，利用不同像面上的成像差异，通过特征点匹配等方法可确定被测点深度信息，采用适当的图像处理方法，求得目标在计算机图像坐标系下的准确二维坐标，就可以得到目标点在摄像机坐标系中的三维坐标。

双目立体视觉技术原理简单，但在某些技术方面如特征点准确提取、对应点精确匹配等，由于受到光照、物体表面曲率变化等诸多因素的影响，成为双目视觉测量的瓶颈问题，还需要进一步的研究探讨寻求更优的算法。

要实现双目立体视觉检测，在理论上还需解决摄像系统标定、特征提取、立体匹配和三维重建这几个问题：

（1）立体匹配问题。即相机位置的选取，关系到特征提取的准确性，如何建立更有效的立体视觉模型，能更充分地反映立体视觉不确定性的本质属性，为匹配提供更多的约束信息，降低立体匹配的难度，为后续算法做准备。（2）算法问题。包括特征提取之后的处理和三维重建算法。需要选择适用于全面立体视觉的计算理论和匹配策略，选择有效的匹配准则和算法结构，降

低灰度失真、几何畸变、噪声干扰及遮掩景物对匹配影响。

（3）相机标定问题。视觉检测系统要达到较高的测量精度，必须要对摄像系统进行高精度的标定，对于照相机阵列系统来说，包括单目相机的标定、双目相机的标定和整个相机阵列的全局标定。