康岩辉，张 恒

(中国计量科学研究院，北京100013)

0 引 言

在现代工业生产中，尤其是在航天航空、汽车、模具制造等领域，具有复杂自由曲面外形的大型零件越来越多，而且对零件的结构和外形要求非常高，传统人工测量的方式已不能满足现代化生产对自由曲面测量的要求［1］，如何准确、快速地对产品的曲面进行测量成为研究热点之一。

以激光传感器为代表的光学非接触测量方式具有速度快、效率高、精度好等优点，日益广泛地应用于测量领域［2～4］，其中，基于线结构光原理的激光扫描传感器结构简单、测量方便可靠。但由于线扫描传感器本身无运动结构［5，6］，同时也受测量对象、测量范围等限制，往往单一的传感器并不能完成自由曲面的测量，需要进行与可移动设备进行组合，并利用数据拼合、坐标系统一、误差分析等若干技术才能实现高精度、高效率、多角度、大范围的自由曲面测量。本文将激光线扫描传感器应用于大型自由曲面测量系统，首先阐述其系统结构和组成，着重针对数据获取后的处理技术进行研究，并用实验验证该系统的测量精度与测量效果。

1 测量系统结构

测量系统的基本结构如图1 所示，该系统以激光线扫描传感器为数据获取装置，将大范围移动机构(如机器人手臂)作为传感器运动载体，实现对大型自由曲面的自动扫描;利用计算机将传感器测量数据与运动机构位姿数据进行处理，进行坐标系统一与数据拼合重构等，最终得到曲面的形貌。……