CN104019740B - 用于采集车身外表面数据的方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于采集车身外表面数据的方法及***，其中，用于采集车身外表面数据的方法，包括：根据关节臂的最大扫描半径以及车身大小，设置扫描区域，每两个相邻的扫描区域之间形成了公共区域；在每个公共区域中，位于车身之外的部分区域内分别放置一个参照物；关节臂扫描其所在的扫描区域内的车身外表面数据，并且测得参照物与关节臂的末端的坐标位置关系；通过参照物与关节臂的末端的坐标位置关系计算得出多个扫描区域的圆心之间的位置关系；根据多个扫描区域的圆心之间的位置关系以及多个扫描区域内的车身数据进行整车数据的拼合。本发明有效地解决了现有技术中政策扫描车身外表面数据中误差大的问题。

Description

用于采集车身外表面数据的方法及***

技术领域

本发明特别是涉及一种用于采集车身外表面数据的方法及***。

背景技术

在利用关节臂激光扫描仪进行整车扫描时，由于仪器的缺陷(扫描范围在3m)，整车外表面面积大不能一次性扫描完成，就需要分块扫描，

现有技术的采集步骤说明：先在车身上贴上多个定位点，按照顺序进行分块扫描。在分块扫描时每块都要带上多个定位点，扫描完成后(每块是单独独立坐标系)，在扫描后进入Imageware等逆向软件进行数据拼合、每个单独模块(通过定位点)拼合连接成一个整车的车身外表面数据，由于拼接次数多，加上软件本身误差(+\﹣0.2)，多次定位测量误差和软件多次拼合误差导致误差较大。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种用于采集车身外表面数据的方法及***，已解决现有技术中政策扫描车身外表面数据中误差大的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于采集车身外表面数据的方法，包括以下步骤：设置有一个扫描装置，扫描装置包括一个关节臂和位于关节臂末端的扫描仪；根据关节臂的最大扫描半径以及车身大小，设置三个以上的扫描区域，多个扫描区域覆盖上全部的车身外表面，每两个相邻的扫描区域之间形成了公共区域；在每个公共区域中，位于车身之外的部分区域内分别放置一个参照物；关节臂的末端定位于扫描区域的圆心处，并且扫描其所在的扫描区域内的车身外表面数据，并且测得参照物与关节臂的末端的坐标位置关系；通过参照物与关节臂的末端的坐标位置关系计算得出多个扫描区域的圆心之间的位置关系；根据多个扫描区域的圆心之间的位置关系以及多个扫描区域内的车身数据进行整车数据的拼合。

进一步地，扫描区域为以关节臂沿最大扫描半径为半径的弧形区域。

进一步地，扫描区域为四个，四个扫描区域分别扫描车身的车头部分、车尾部分和车身两侧的部分。

进一步地，参照物包括多个高度不一致的标准球，每两个标准球相互错开；关节臂在扫描该扫描区域时，将标准球进行打点求圆心，通过计算关节臂的末端与标准球的圆心之间的位置关系，得到多个扫描区域的圆心处之间的位置关系。

进一步地，关节臂依次逐一地对扫描区域内的车身外表面数据进行扫描。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于采集车身外表面数据的***，包括用于扫描的扫描装置、参照物和数据处理装置，扫描装置包括关节臂和位于关节臂末端的扫描仪，扫描仪与数据处理装置数据连接；根据关节臂的最大扫描半径以及车身大小，设置三个以上的扫描区域，多个扫描区域覆盖上全部的车身外表面，每两个相邻的扫描区域之间形成了公共区域；在每个公共区域中，位于车身之外的部分区域内分别放置一个参照物；关节臂的末端设置在扫描区域的圆心处，并且扫描其所在的扫描区域内的车身外表面数据，并且扫描仪测得参照物与关节臂的末端的坐标位置关系；数据处理装置通过参照物与关节臂的末端的坐标位置关系计算得出多个扫描区域的圆心之间的位置关系，并且根据多个扫描区域的圆心之间的位置关系以及多个扫描区域内的车身数据进行整车数据的拼合。

进一步地，参照物包括多个高度不一致的标准球，每两个标准球相互错开。

进一步地，扫描区域为以关节臂沿最大扫描半径为半径的弧形区域，扫描区域为四个，四个扫描区域分别扫描车身的车头部分、车尾部分和车身两侧的部分。

进一步地，关节臂依次逐一地对扫描区域内的车身外表面数据进行。

由于关节臂的扫描范围固定，即扫描区域确定，可以通过软件直接将几个扫描区域根据圆心之间的坐标位置进行直接拼接，在产生交叉区域内的车身外表面数据可以进行覆盖以避免重复，因为每个扫描区域内的车身外表面数据属于同一个坐标系内，省去了现有技术中几个单独坐标系进行拼接数据的过程，减少了了工作步骤，避免了后续拼接工作中导致的人为误差以及软件误差。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的用于采集车身外表面数据的方法的示意图；

图2是图1所示用于采集车身外表面数据的方法的扫描局域划分示意图；

图3是根据本发明一个实施例的用于采集车身外表面数据的***的参照物的结构示意图；

图4是图3所示参照物的俯视示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的用于采集车身外表面数据的方法的示意图。本实施例的用于采集车身外表面数据的方法，包括以下步骤：

S10：设置一个扫描装置，所述扫描装置包括一个关节臂和位于所述关节臂末端的扫描仪；

S20：根据关节臂的最大扫描半径以及车身大小，设置三个以上的扫描区域，多个所述扫描区域覆盖上全部的所述车身外表面，每两个相邻的所述扫描区域之间形成了公共区域；

S30：在每个所述公共区域中，位于所述车身之外的部分区域内分别放置一个参照物；

S40：所述关节臂的末端定位于所述扫描区域的圆心处，并且扫描其所在的所述扫描区域内的车身外表面数据，并且测得所述参照物与所述关节臂的末端的坐标位置关系；

S50：通过所述参照物与所述关节臂的末端的坐标位置关系计算得出多个扫描区域的圆心之间的位置关系；

S60：根据多个扫描区域的圆心之间的位置关系以及多个所述扫描区域内的车身数据进行整车数据的拼合。

在本实施例中，所述扫描区域为以所述关节臂沿最大扫描半径为半径的弧形区域。本实施例中设置的扫描区域为四个，四个所述扫描区域分别扫描所述车身的车头部分、车尾部分和车身两侧的部分。所述关节臂依次逐一地对所述扫描区域内的车身外表面数据进行扫描。在其他的实施例中，扫描区域根据需要选择三个区域或者五个区域，可以是更多。

参见图2，矩形区域为整车的车身区域10，四个扫描区域是分别以关节臂的末端为圆心、以关节臂的最大扫描半径为半径的弧形区域A、B、C、D，相邻两个扫描区域之间分别形成的公共区域G1、G2、G3和G4，由图2中可以看出，公共区域中有一部分与车身区域10重叠，考虑到参照物放置位置不应影响车身外表面的扫描数据，所以将参照物放置在公共区域中车身之外的部分区域内。

结合图2，对本实施例的方法进行进一步说明，首先，将关节臂的末端放置在A区的圆心，关节臂对A区进行扫描，同时扫描到位于G1区域和G2区域内的参照物，计算出关节臂末端(扫描仪，即A区圆心)与参照物之间的坐标位置关系。

再将扫描装置移动到B区的圆心处，通过关节臂将B区的车身外表面数据进行扫描，扫描的同时扫描G2区域和G3区域内的参照物，计算出B区圆心与G2区域和G3区域内参照物之间的坐标位置关系，此时，通过G2区域内的参照物与A区圆心的坐标位置关系，以及G2区域内的参照物与B区圆心的坐标位置关系，这样可以计算出A区圆心与B区圆心之间的坐标位置关系，计算过程属于常规技术手段，此处不再赘述。

然后将扫描装置依次放置到C区圆心处和D区圆心处，分别扫描C区和D区，以及扫描G4区域内的参照物。通过G3内的参照物与B区和C区之间的坐标位置关系，计算出B区圆心与C区圆心之间的位置关系。通过G4内的参照物与C区和D区之间的坐标位置关系，计算出C区圆心与D区圆心之间的位置关系。

这样，扫描区域A、B、C、D四个区域的圆心之间的坐标位置关系确定后，可以将这四个圆心设立在同一个坐标系内。由于关节臂的扫描范围固定，即扫描区域确定，可以通过软件直接将几个扫描区域根据圆心之间的坐标位置进行直接拼接，在产生交叉区域内的车身外表面数据可以进行覆盖以避免重复，因为每个扫描区域内的车身外表面数据属于同一个坐标系内，省去了现有技术中几个单独坐标系进行拼接数据的过程，减少了了工作步骤，避免了后续拼接工作中导致的人为误差以及软件误差。拼合工作均可以使用软件进行，如Imageware或者Geomagic Studio，对于表面数据拼接拼合工作属于本领域技术常识，此处不再赘述。

同时，上述的方法有效地提高了精度和工作效率，在扫描不同车型时，可以根据车辆大小进行选择扫描区域的数量，在扫描采集车身数据的方法中更具有通用性，因为各个扫描区域可以认为进行划分选择，自由度很高，还节省了标准化带来的高额成本。

本实施例进一步优选地，参照物包括了多个高度不一致的标准球，每两个所述标准球相互错开；所述关节臂在扫描所述扫描区域时，将所述标准球进行打点求圆心，通过计算所述关节臂的末端与所述标准球的圆心之间的位置关系，得到多个所述扫描区域的圆心处之间的位置关系。对标准球打点求圆心的步骤和技术，扫描装置的自身软件具有此功能，并且此功能在本领域非常常见，此处不再赘述。

本发明还提供了一种用于采集车身外表面数据的***的实施例，本***用于实现上述实施例的方法，本实施例的用于采集车身外表面数据的***包括用于扫描的扫描装置、参照物和数据处理装置。所述扫描装置包括关节臂和位于所述关节臂末端的扫描仪，所述扫描仪与所述数据处理装置数据连接。根据关节臂的最大扫描半径以及车身大小，设置三个以上的扫描区域，多个所述扫描区域覆盖上全部的所述车身外表面，每两个相邻的所述扫描区域之间形成了公共区域。在每个所述公共区域中，位于所述车身之外的部分区域内分别放置一个所述参照物。所述关节臂的末端设置在所述扫描区域的圆心处，并且扫描其所在的所述扫描区域内的车身外表面数据，并且所述扫描仪测得所述参照物与所述关节臂的末端的坐标位置关系。所述数据处理装置通过所述参照物与所述关节臂的末端的坐标位置关系计算得出多个扫描区域的圆心之间的位置关系，并且根据多个扫描区域的圆心之间的位置关系以及多个所述扫描区域内的车身数据进行整车数据的拼合。

参见图3和图4，所述参照物包括多个高度不一致的标准球20和底座30，每两个所述标准球20相互错开，标准球20固定设置在底座30上，使标准球20相互错开可以方便视觉辨别。

所述扫描区域为以所述关节臂沿最大扫描半径为半径的弧形区域，所述扫描区域为四个，四个所述扫描区域分别扫描所述车身的车头部分、车尾部分和车身两侧的部分。所述关节臂为一个，所述关节臂依次逐一地对所述扫描区域内的车身外表面数据进行。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种用于采集车身外表面数据的方法，包括以下步骤：

设置有一个扫描装置，所述扫描装置包括一个关节臂和位于所述关节臂末端的扫描仪；

根据关节臂的最大扫描半径以及车身大小，设置三个以上的扫描区域，多个所述扫描区域覆盖上全部的所述车身外表面，每两个相邻的所述扫描区域之间形成了公共区域；

在每个所述公共区域中，位于所述车身之外的部分区域内分别放置一个参照物；

所述关节臂的末端定位于所述扫描区域的圆心处，并且扫描其所在的所述扫描区域内的车身外表面数据，并且测得所述参照物与所述关节臂的末端的坐标位置关系；

通过所述参照物与所述关节臂的末端的坐标位置关系计算得出多个扫描区域的圆心之间的位置关系；

根据多个扫描区域的圆心之间的位置关系以及多个所述扫描区域内的车身数据进行整车数据的拼合。

2.根据权利要求1所述的采集方法，其特征在于，

所述扫描区域为以所述关节臂沿最大扫描半径为半径的弧形区域。

3.根据权利要求2所述的采集方法，其特征在于，所述扫描区域为四个，四个所述扫描区域分别扫描所述车身的车头部分、车尾部分和车身两侧的部分。

4.根据权利要求3所述的采集方法，其特征在于，

所述参照物包括多个高度不一致的标准球，每两个所述标准球相互错开；

所述关节臂在扫描所述扫描区域时，将所述标准球进行打点求圆心，通过计算所述关节臂的末端与所述标准球的圆心之间的位置关系，得到多个所述扫描区域的圆心之间的位置关系。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的采集方法，其特征在于，所述关节臂依次逐一地对所述扫描区域内的车身外表面进行扫描。

6.一种用于采集车身外表面数据的***，包括用于扫描的扫描装置、参照物和数据处理装置，所述扫描装置包括关节臂和位于所述关节臂末端的扫描仪，所述扫描仪与所述数据处理装置数据连接；

根据关节臂的最大扫描半径以及车身大小，设置三个以上的扫描区域，多个所述扫描区域覆盖上全部的所述车身外表面，每两个相邻的所述扫描区域之间形成了公共区域；

在每个所述公共区域中，位于所述车身之外的部分区域内分别放置一个所述参照物；

所述关节臂的末端设置在所述扫描区域的圆心处，并且扫描其所在的所述扫描区域内的车身外表面数据，并且所述扫描仪测得所述参照物与所述关节臂的末端的坐标位置关系；

所述数据处理装置通过所述参照物与所述关节臂的末端的坐标位置关系计算得出多个扫描区域的圆心之间的位置关系，并且根据多个扫描区域的圆心之间的位置关系以及多个所述扫描区域内的车身数据进行整车数据的拼合。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述参照物包括多个高度不一致的标准球，每两个所述标准球相互错开。

8.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述扫描区域为以所述关节臂沿最大扫描半径为半径的弧形区域，所述扫描区域为四个，四个所述扫描区域分别扫描所述车身的车头部分、车尾部分和车身两侧的部分。

9.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述关节臂为一个，所述关节臂依次逐一地对所述扫描区域内的车身外表面进行扫描。