摘 要：车底盘关键点激光扫描测量系统是基于激光扫描和特征靶标相结合的测量系统。可对车底关键位置点的三维尺寸进行测量。随着机电技术，光电技术以及计算机硬件软件技术的快速发展，基于激光扫描的三维坐标尺寸检测逐渐显现出优势。逐渐成为一种具有高效率，高准确率又便利的重要的检测方法。作为一种高效的测量方法渐渐被更加广泛应用，如：测量距离，工件零件表面形状，组件的结构参数，考古领域，生物医学领域逆向工程和车身尺寸测量等。
　　关键词：三维测量；激光扫描；电机控制；数据处理
　　三维激光扫描测量技术的特点
　　三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，可以极大地降低成本，节约时间，而且使用方便，其输出格式可直接与CAD、三维动画等工具软件接口。目前，生产三维激光扫描仪的公司有很多，它们各自的产品在测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、模型化点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，可根据不同的情况如成本、模型的精度要求等因素进行综合考虑之后，选用不同的三维激光扫描仪产品。
　　车身测量中的三坐标测量技术
　　车身测量是通过一定的方法或手段去获取车身某些控制点、工艺孔的数值，并与原始的车身标准数值进行比较的一种检查方式。它在事故汽车修复工作中占据着极其重要的位置，是修复工作中的有力保证。由于车身体积庞大且形状复杂，因而无法将针对刚性零件的测量方法复制到車身检测中，而三维坐标测量技术具有测量直观、灵活、通用性强的特点，被广泛应用在包括车身在内的各种大型、异型零部件的检测工序中。在近年来国内外汽车行业出现并采用的检测手段主要有：三坐标测量机、测量机器人即测量臂、三维激光视觉检测系统等。
　　系统的误差分析
　　激光光源误差
　　作为本系统测量的光源，激光管发出的激光的稳定性和光斑形状大小等都会给测量系统带来误差。因为在实际激光扫描到靶标的光斑直径不是一个完全固定的值，所以激光器发射的扫描光斑造成误差不能彻底消除。系统原理要求上下两组光束要与工作台保持平行，而且要保证上下两光斑连线垂直于工作平台，且左右两组扫描光束平面要保持在同平面上，这是通过激光架的可三维调整的结构保证的。
　　测量角度参数误差
　　根据系统测量原理可知，测量系统的扫描角度是决定测量点三维坐标的关键，三维坐标的值都是通过扫描角度α和β计算出来的。角度值是由角速度和时间决定的，α和β的值精度与电机的转速和扫描时间的精度相关。以其中一个电机为例，设其电机的转速为ω，扫描时间为t，则扫描的角度α为：
　　扫描角度的误差是由时间量造成的误差和扫描转速扫描速度造成的误差两项组成。本系统对于时间量造成的误差，可以靠计数脉冲频率来保证测量的精度，因此本系统中扫描角度的时间量带来的误差可以忽略不计。而电机转速造成的测量误差，是由电机转速不稳造成的，因此，电机转速的稳定性是决定测量误差的主要因素。
　　其余误差因素
　　系统中还存在其他的误差项，比如靶标反射膜的刻画精度，光电处理模块的误差，电机轴的振动等。靶标反射膜精度是制作工艺保证的，制作表面平整的靶标和高精度的反射膜保证条码宽度和条码间距的精度，保证靶标可快速准确的被采样识别出来。此外，靶标被测点的安装位置精度是通过安装工艺保证的。由于系统测量原理的保证，靶标形态的少量偏移将不会影响系统精度。光电处理模块的精度要求光电处理电路具有良好的工作性能和抗干扰能力，此项工作前人已完成。扫描信号的上升沿下降沿有一定斜率，比较电平的偏差引入测量误差，此项误差属于系统误差，可通过软件进行修正。电机轴振动在此系统中因为其振动位移远远小于光斑径，且系统电机本身稳定性较好，所以其影响可以忽略不计。
　　模拟车架测试
　　实际应用中上位机可输出显示测量得到相对位置量，即通过测量得到测量值与目标值相比较可以得出差值。在实验室条件下，对自制模拟车架进行扫描。自制车架为模拟车底的一个长‘工’字型金属架。模拟架中间长轴长度为2000mm，两端横轴长度为1160mm。在车架上悬置8块特征靶标，坐标数据库如表1所示。
　　根据靶标设计，靶标中，tanγ=0.0913，K=2.5mm。系统可以根据被测车辆的坐标库，悬置相应的靶标，协作完成对车身关键点的位置测量。从实验结果可以看出，多次测量得到的测量结果相对稳定。测量最大偏差基本小于 1mm。不确定度也小于 0.5mm。说明系统具有较好的重复性精度。系统稳定性能较高。
　　结束语
　　为了达到更高精度的测量任务和测量目标可以采用角度基准的测量原理。可以减小或者消除一周期内由于轴系振动或者不平衡等原因引起的转速误差。使扫描精度更高。从机械结构上加以改进，制作精度更高，更加小巧的系统工作平台。