早期的网络数据测量可以分为全网测量技术、区域测量技术和采样测量技术。网络数据测量技术出现在网络初期，主要使用网页爬虫来对网络进行全网数据抓取 这种将产生大量的开销。区域测量技术则针对网络特定划分的子范围进行数据采集。在网络的数据测量研究中，爬虫系统的设计是基础，采样算法是研究的重点，而点击流模型则是从 ISP 角度的一种全新的测量方法。对于多个参数的测量 ,一般采用直接测量法进行,所用仪器较多,测量数据手工记录,事后数据处理人工操作, 既费时又费力, 易出现人为因素造成的错测、漏测判等现象 ,难以保证测量数据质量, 影响了科研、生产任务的顺利进行。

概述

GPS全球定位系统是一种全球性、全天候,且具有连续三维定位和导航能力的系统,是当前最先进的精密卫星导航系统。然而在航空载体上单独使用GPS导航受到输出频率低的限制。惯性导航系统INS(InertialNavigationSystem)具有能够不依赖外界信息、完全独立自主地提供多种较高精度的导航参数的优点,但它提供的导航参数误差随着时间而积累,不适合长时间的单独导航。可见,GPS和INS具有优势互补的特点[2]。以适当的方法将两者结合起来成为一个组合导航系统,可以提高系统的整体手导航精度及导航性能。当前,GPS与INS相结合已成为导航控制的重要发展方向。本文以GPS/INS组合导航系统为核心,利用差分技术,完成了动态姿态数据测量与采集系统的设计,实现高动态、高精度的姿态测量和定位。设备造价低,操作简单及使用灵活,具有较高实用价值。

1.系统方案设计

1.1系统工作原理

由于GPS的精密定位服务只局限于美国指定的军方用户和政府部门,普通用户只能使用定位精度相对较低的标准定位服务,为了提高GPS的定位精度,考虑使用差分定位技术,当前,现成的差分GPS设备可直接进行差分定位,但多数设备都是从国外进口,价格昂贵,维修服务困难。考虑到成本及造价的问题,系统将当前使用最为广泛的伪距差分方法应用到系统中,实现了高精度的定位。

伪距差分方法工作原理是由差分GPS基准站发送伪距改正数,由用户站接收并对其测量结果进行改正,消除如星历误差、电离层误差、对流层误差等系统中的共有误差,以获得精确的定位结果[4]。实现时,要求基准站与用户站同时观测到的卫星数大于或等于4颗(实现完全定位)。本系统主要用于试验时精确测量试验设备运动载体的姿态,通过差分GPS修正,可以长时间提供稳定、可靠、满足精度要求的动态姿态数据,同时提供速度数据、位置数据、秒脉冲信号及其他导航信息。同时,由于差分GPS的引入为地面监视试验状态和指挥调度提供保障。

1.2系统组成及功能

系统主要由地面基准站和机载移动站组成。地面基准站主要完成以5s的频率向机载设备发送差分修正信息;实时记录地面GPS基站的定位信息;记录机载移动站的GPS定位信息以及移动站GPS/INS测量的姿态信息和试验设备的工作信息;以图形和数字方式实时显示移动站载体的位置和姿态;对地面设备进行参数装订和系统设置,实时监控地面设备和机载设备的工作状态,实时显示测量的载机的空间位置和姿态数据,实时记录试验数据,试验结束后进行数据处理分析;打印试验数据、图形、曲线及分析结果。其组成为:(1)GPS接收机;(2)数传电台及功放设备;(3)电源模块;(4)控制计算机(基准站主控计算机);(5)打印机等。

机载移动站主要完成实时测量飞机的高精度三维姿态基准数据、位置数据、速度数据及其它导航信息并利用数据记录器进行记录和存储;将测得的飞机姿态、位置和速度等数据实时地向机上试验设备传输;将测得的飞机数据与试验设备工作数据实时地向地面基准站设备传输;利用移动站辅助计算机完成对机载姿态精密测量装置和受试设备进行参数装订、系统设置、初始化,下载机载记录器中记录的数据,对设备功能检查。其组成为:

(1)GPS/INS组合导航接收机;

(2)数传电台及功放设备;

(3)机载数据记录器;

(4)控制计算机;

(5)四路串口扩展卡;

(6)移动站辅助计算机;

(7)电源模块。

地面基准站和机载移动站之间的通信利用数传电台及其辅助设备来完成。电台采用收发异频的方式传输,上行数据采用f1频率,下行数据采用f2频率。差分数据(上行数据)每秒传输的数据量和飞机位置、速度、姿态数据(下行数据)每秒传输的数据量的总和远远低于信道的传输容量,因此采用这种收发异频的传输方式可以实现数据的上行、下行传输,完成数据的通信。

2系统硬件模块设计

2.1移动站控制计算机设计

机载移动站是差分定位的核心部分,输入输出通路比较多,而其控制计算机模块作为移动站的核心模块,与外接设备的接口设计是重点。经过分析,移动站中数传电台(1路)、GPS/INS(2路)均是利用RS232串口输出,而试验设备则是利用RS485进行输出;考虑到移动站主控计算机与移动站控制计算机模块之间的数据量比较大,因此可采用网络进行连接。在设计过程中按照便携式、模块化的思想,将输入外设通过串口扩展卡与控制计算机进行连接。控制计算机硬件上主要由以下部件组成:(1)PC/104主控模块(AllInOne结构);(2)PC/104总线4路串口扩展卡;(3)2路RS232C-RS485转换器;(4)标准网络接口卡。±5V、±12V电源模块。PC/104主控模块为高性能IntelPentium266CPU处理模块,采用嵌入式AllInOne结构,基于PC/104总线标准64针带孔插座,自带网络接口,外部支持PC/104总线扩展,因此具有良好的实用性和较强的扩展功能。串口扩展卡将4路串口及2路RS232C-RS485信号转换器模块集成在一块功能板上,实现主控模块与外部设备的可靠连接。主控模块工作时,将这6路信号均看作普通串行设备进行读写操作。

2.2其他功能部件的配置

除主控模块外,整个系统的核心硬件还包括GPS/INS组合导航系统、GPS接收机、数传电台等功能部件,其具体配置如下:

(1)GPS/INS组合导航系统:选用了美国YH-Technolo-gy公司研制的YH-9600GIGPS/INS高精度组合导航系统。该产品融合了INS和GPS的原始数据,进行21阶卡尔曼滤波,具有差分改正功能。通过串口高速率输出姿态、位置、速度、航向、时间、1PPS等数据。

(2)GPS接收机:选用了NovAtel公司高性能GPS接收板OEM4-3151R。该卡将射频接收电路和数字电路集成在一块印制电路板上,可跟踪多达12个GPS卫星的L1C/A码、L1和L2载波相位,与GPS天线组合使用,适用于单点定位和差分定位系统。

(3)数传电台:选用了美国PCC数传电台RFM96W作为GPS差分数据链路的专用数传电台,可靠性高,应用广泛。

3系统软件设计

系统软件设计基于移动站便携性的要求,采用了Borland公司的C++Builder6.0进行二次开发而成。在设计过程中,利用交互编程技术使窗口、事件和消息等Windows操作系统的工作方式与底层硬件驱动程序相融合,使软件完全按事件驱动的模式来执行,并在软件中加强了容错能力设计,在最大限度上避免了操作人员人为或非正常因素造成的错误。

3.1系统软件的组成

整个系统软件包括移动站操控软件、移动站辅助计算机监控软件和基准站操控软件。为了减少开发时间,提高工作效率,移动站辅助计算机监控软件采用第三方成熟的远程监控软件,通过网络接口与系统连接。移动站操控软件主要由以下模块组成:参数及系统初始化模块、GPS原始数据接收存储模块、GPS/INS数据接收存储及转发模块、试验设备数据接收存储及转发模块、差分改正数接收转发模块及设备功能检查模块。基准站操控软件由以下功能模块组成:

(1)初始化模块:其实现程序启动之后自动读取最近一次运行时的系统配置文件进行初始化设置,同时对GPS接收机进行设置。配置文件包括串口参数配置子文件、图形显示区设定子文件和GPS接收机输出设定子文件。

(2)数据接收模块:数据接收模块包括基准站GPS原始数据接收子程序、移动站GPS/INS数据接收子程序和试验设备数据接收子程序。

(3)数据转换模块:数据转换模块完成移动站发送的GPS/INS数据、试验设备数据以及GPS接收机输出的GPS原始数据由二进制格式向ASCII码格式的转换。

(4)数据回放模块:数据回放模块主要达成读取已接收存储的数据进行解码并在相应区域中用图形或数字的形式显示以达到事后模拟监控的目的,实现离线状态时的全功能模拟。

概述

虚拟仪器，是以通用计算机为核心，根据用户对仪器的设计定义，用软件实现虚拟控制面板设计和测试功能的一种计算机仪器系统。用户可以通过鼠标、键盘或触摸屏来操作虚拟面板，实现需要的测试测量目的。LabVIEW是由美国国家仪器公司推出的面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台，它是一种真正意义上的图形化编程语言，采用工程技术人员所熟悉的术语和图形化的符号代替常规的文本编程语言，具有界面友好、操作方便、开发周期短的特点。在本设计中通过单片机测量出来的速度、位移信号都转换成了数字的形式，通过串口通讯传输给了计算机，通过LabVIEW采集这些数据，通过处理以图形的方式显示出来。

单片机系统的设计

系统的硬件电路主要由:数据采集、串行通讯、存储电路、显示电路、电源电压输入输出电路、按键等几个模块组成。通过单片机实现了对位移和速度的测量，这些数据通过串口通讯传到了计算机。在传输的过程中，以0x00开头代表接下来所传的数据为位移，0xff开头代表接下来多传得数据为速度。

串口通讯实现及数据显示

在LabVIEW环境下使用串口与在其它开发环境中的开发过程类似，只不过在Lab-VIEW下使用的是图形化的编程语言，。首先调用VISAConfigureSerialPort完成串口参数的设置，包括串口资源分配、波特率、数据位、停止位、校验位等。配制完后就可以用这个串口进行数据收发。发送数据使用VISAWrite，接收数据使用VISARead。在LzbVIEW中，将采集到的位移和数据波形通过图形的形式表示出来，这样就能更直观的观测到位移和速度的变化。

概述

随着网络技术的迅速发展，使得网络测量成为一个研究热点。当前的网络常常拥有上亿级别的用户，大量用户持续交互，各种信息在网络中快速流转，这些特点给相关研究者在深入研究网络数据等工作上带来了巨大的挑战。网络每天产生大量的结构化或非结构化的文本数据、多媒体数据，因此网络的数据获取是网络测量研究的基础。由于缺乏有效的数据共享机制，学术界在网络领域研究面临的主要困难之一就是缺乏可用的数据集。网络的飞速发展使得网络中的图谱数据、内容数据迅速地膨胀，不同的测量技术相继出现。

早期的网络测量可以分为全网测量技术、区域测量技术和采样测量技术。网络测量技术出现在网络初期，主要使用网页爬虫来对网络进行全网数据抓取这种将产生大量的开销。区域测量技术则针对网络特定划分的子范围进行数据采集，如对网络中某学校的用户进行采集。这种测量方法避免了全网采集的巨大开销，采集的数据也具有一定的代表性。随着网络中数据的大量增长，采样测量技术被广泛采用。采样测量技术是针对全图的均匀采样，获得的数据可以估算某些全局的信息，是当前大规模网络研究中最常用的测量方法。

上述测量方法的总特点是利用web爬虫向网络平台进行数据请求，它们常常受到访问策略上的限制，就算是采样测量，获取可观的数据量也需要巨大资源开销，同时上述算法获取的数据也有一定的局限性，都是可见的交互数据，不足以支持网络中的隐式行为分析。为此，学者们提出了一种全新的网络测量方法亦即点击流模型，该方法利用ISP提供的Httptraces还原网络的session，并以此作为用户隐式行为研究的基础。在网络的测量研究中，爬虫系统的设计是基础，采样算法是研究的重点，而点击流模型则是从ISP角度的一种全新的测量方法。本文将从爬虫系统、采样算法和点击流模型三个方面来介绍网络数据测量的研究现状。

爬虫系统的设计

网络爬虫是一种自动搜集互联网信息的程序。

专用爬虫系统

网络数据具有开放的特点，对不同网络数据的获取需要根据该网络的特点，因此就对爬虫系统有一些特殊要求如基于移动爬虫的专用系统，面向新闻主题的爬虫系统等等。针对现有的三个典型网络，即 wit-ter、Facebook、RenRen，胡亚楠根据三个网络的权限问题分别设计了不同的专用爬虫系统。胡亚楠还在 JAX 术的基础上，分析了爬取频率、爬虫请求数据等参数。而参考文献[3]中冯典则研究了基于新浪微博的专用爬虫系统技术。冯典主要是在专用爬虫系统的数据采集上有所改进。他主要通过多线程和多复用等技术来提高采集速度，以提高专用爬虫系统的速度。但是在爬虫系统运行的过程 究者发现由于受到访问控制策略的影响 上的专用爬虫系统不能达到最佳效果。因此，一种新的“众包”技术诞生了。众包技术就是能够集合一部分的数据资源来完成一定量的数据获取 用户提供的是数据集。提出了一种以众包方式来采集数据的爬虫方法。针对不同的数据采集任务，爬虫系统需要根据特定的数据需求进行定向设计。

分布式爬虫系统

网络用户通常通过扩展节点来访问数据，单节点的访问将产生拥塞，因此在对网络数据的获取过程中，就需要分布式爬虫系统的实现。分布式爬虫系统中包括多个小爬虫，这些爬虫分布在同一个局域网中，或分布在不同的地理位置。分布式爬虫系统需要分割下载任务，因络信息，而且可以作为定向信息采集器，定向采集某些网站下的特定信息，如招聘信息，租房信息等。针对不同的需求，网络爬虫系统的设计也有所不同。给出了目前流行的几类爬虫系统。此每个爬虫都有需要完成的任务。另外，分布式的爬虫系统需要支持分布扩展的能力，能处理分布式环境下网络数据的采集。根据爬虫分散程度不同，可以分为基于局域网的分布式爬虫系统和机遇广域网的分布式爬虫系统。提出了一个基于三层框架的并行爬取的爬虫系统。这三层框架分别为:应用层、协调数据层和用户抓取层。其中，应用层主要面向用户，给用户提供爬虫的操作界面。协调数据层主要是爬虫搜索节点的分布。用户抓取层，就是从各个搜索节点中采集数据。另外随着云的广泛应用，中提出了基于云平台的分布式爬虫系统，文献中主要通过数据的调度策略等方法，来实现云环境的分布式爬虫系统。但是由于云环境也正处在迅速发展阶段，因此爬虫系统在一些实际应用问题上仍有欠缺。

基于Ajax的网络数据抽取爬虫系统

与传统Web页面不同，现在的网络在数据展示上大量使用Ajax技术，为了让爬虫系统能够获得网络的深层内容，学者们主要研究了基于Ajax的网络数据抽取爬虫系统。提出了事件驱动模型，通过识别网页中的异步函数来识别事件并获取完整的网页内容的方法。文献[9]中设计了在理论和技术方法上都为Ajax网络爬虫提供了新的解决方案。作者在基于Ajax技术的网络爬虫系统中，通过Ajax技术和爬虫模块之间的一些代码执行等互操作来获取有用数据。但是上述研究忽略了Ajax技术的动态性，每个Ajax对应一个状态，为了避免出现重复抓取的情况，中详细说明了如何设计爬虫系统来获取动态网页内容。 同的采样比时能达到更高的覆盖率，Lottery算总而言之，要设计基于Ajax的网络数据抽取爬 法次之，BFS算法最差。虫系统，就要做到以下的几点:首先要识别Ajax 而当数据采样的结果无偏差时，称之为无请求链接并对其进行扩展，接着用脚本程序来 偏采样算法。而无偏采样大多是基于马尔可夫触发Ajax事件，当所有的Ajax事件都触发了， 过程的随机采样。其基本原理是通过马尔可夫爬虫系统就可以获取完整的数据。 的稳定性，来实现均匀采样的目的。

数据采样算法 的分类

其中，UNI算法数据采样算法就是从整个网络上获取不完 是通过均匀随机算法生产用户的访问账号来实整的数据样本，并且采集到的数据样本能够大 现均匀采样的。当用户获得访问账号时，就采致反映网络的性质。虽然这样的采样可以大致 集该用户的数据。RW是通过随机种子的方法反映网络情况，但是仍然会存在一定的偏差，因 来建立马尔科夫链，最终实现均匀采样。Re－此数据采样算法的好坏通常可以以偏差大小来 WeightedRW算法是通过有偏估计来获得采样衡量。另外，以采样结果是否有偏差为分界线， 节点信息。MHRW通过修正马尔可夫链中的采样算法还分为有偏采样算法和无偏采样算 转移概率来实现均匀采样，但是MHRW这个方法。

在有偏采样和无偏采样中，又可以根据采 法不适用于网络节点度数较少的情况。于是，样技术的不同再加以细分，本文对 在该方法的基础上，提出了一种改进算法，即这两类算法的分类做了详细的分类和比较。 USRS，他能有效改善上述缺陷。另外，MHRW如表2所示，当数据采样的结果出现有偏 方法也不适用于低连通的网络结构，于是在AS差的时候，我们称之为有偏采样算法。在网络算法中在转移概率上做了节点跳跃的修改，解数据采样过程中，又可以根据对网络图中解决了这一问题。在针对低连通的网络结构中，下一个节点的选取方法不同，分为BFS(广度优先) 还有一种方法也很有效，即FS算法，这是一种算法，Greedy(贪婪)算法，Lottery(彩票)算法， 随机采样算法，集合了随机种子，有偏估计等方Hypotheticalgreedy(贪心)算法。这四种算法的 法。最后要介绍的USDSG主要是针对无向图主要区别可以在表2中得到。实验表明，Greed- 而设计，避免了在无向图中的死循环现象。y算法和Hypotheticalgreedy算法能够在能在相

研究展望

从前文可以看出，学者们从不同的角度对网络数据测量进行了大量的研究工作，并在爬虫系统、采样算法和点击流模型等领域取得了大量的研究成果。然而随着研究的不断深入以及网络的飞速发展，新的问题和新的领域也将层出不穷。例如:数据共享机制的研究:目前的研究都是通过网络爬虫等技术来获得数据，通常耗费巨大的精力却拿不到最有价值的数据，如何实现数据的共享将是未来学术界要主要探讨的方向之一;有向图采样算法研究:本文中介绍的有偏采样和无偏采样都是基于无向图的网络，但是实际生活中数据的传播具有一定的方向性，因此有向图采样算法僵尸未来学术界要主要探讨的研究难点。然而相关的研究工作不会局限于此，利用网络的社交背景与现有研究领域相结合必将成为网络研究的新热点之一。

概述

在产品外形的测量过程中,通常不能在同一坐但对于由自由曲面组成的、具有复杂外形的产品(如标系下将产品的几何数据一次测出.其原因之一是汽车、摩托车的外形覆盖件,其外观的质量及零件的产品的尺寸超出了测量机的行程,二是在部分区域,配合轮廓的贴合、共线要求较高),由于测量及造型测量探头受被测实物几何形状的干涉阻碍,不能触过程中的误差,如果基于零件测量造型,在装配时会及产品的反面.这就需要在不同的定位状态(即不同出现配合边界不一致,贴合性不好,修改曲面边界会的坐标系)下测量产品的各个部分,称为产品的重定使曲面的光顺性变差等问题;另外,像汽车、摩托车位测量.而在造型时,则应将这些不同坐标系下的重的外形覆盖件,出于美观的要求,外形应具有流线形定位数据变换到同一坐标系中,这个过程称为测量的特点,不同的配合零件的表面是由一个曲面经剪裁、切割生成的,以保证曲面的完整性.在反求造型设计时,数据测量必须采取整体装配测量的方案.由于受到测量范围、探头布置位置以及产品的测量干涉等的限制,产品装配状态下的数据测量也需要通过多次测量才能实现.

产品模型形状对齐定位主要用于处理模型的刚体运动,以及刚性物体相对一个参考坐标的位置.Besl总结了三维形体对齐方法,包括三维数据点集、线段、自由曲线、曲面的对齐.其中,三维数据点集对齐是广泛采用的一种对齐方法,特别是形状描述开始是以点集形式表现的情况,如产品反求工程,计算机图像处理等.三维数据点集的对齐,是通过建立对应点集距离的最小二乘目标函数来实现的.求取刚体运动的旋转和平移矩阵的方法有四元数法和矩阵的奇异值分解法等.

测量数据的重定位是一种刚体移动,因此可以利用上述的数据对齐方法来处理.由于三点可以建立一个坐标关系,如果我们测量时,在不同视图中建立用于对齐的三个基准点,通过三个基准点的对齐就能实现三维测量数据的统一,实际上是将数据对齐转换为坐标变换问题.

数据重定位的精度分析

由上述数据变换方法可以看出,模型数据的重定位精度取决于三个基准点的测量精度.另外,在相同的测量误差的情况下,基准点的位置选取不同,也会影响模型数据的对齐.因此,基于基准点的数据变换是一种近似变换.但如果误差控制在一定的范围内,这样的数据变换是能够满足造型和装配要求的产品表面数字化方法通常分为接触式和非接触式采集.接触式采集有基于力-变形原理的触发式数据采集和连续扫描式数据采集等;而非接触式采集主要有激光三角测量法、激光测距法、光干涉法、结构光学法、磁场和图像分析法等.随着工业CT技术的发展,断层扫描技术也在反求工程中取得了应用.其中,坐标机测量法操作简单,测试费用低,是生产企业和研究单位广泛采用的一种测量方法.

对CMM测量方法,其基准点的测量误差主要是由测量设备系统误差、测量人员视觉和操作误差、产品的变形误差和探头补偿误差组成的目前使用的CMM测量精度,通常可以精确到几个_,但受温度影响会产生较大的零漂,测试时应控制好环境条件.测量人员视觉和操作误差主要是在手动测量过程中,特别是进行基准点和轮廓线的测量时,测量探头的触点完全由操作者的视觉定位,难以保证探头中心和被测点中心完全重合,探头和被测点标记的半径大小也会影响误差.对在探头接触压力下会产生变形的产品,产品的装夹和固定是重要的.补偿误差,主要是由接触式坐标测量机的探头半径补偿造成的,当探头与被测表面接触时,实际得到的坐标并不是接触点的坐标,而是探头球心的坐标.对规则表面(如平面),接触点和球心点相差一个半径值,在测量方向和平面的法线方向相同时,相应方向的坐标加上半径值即是接触点坐标;但当测量表面是曲面时,测量方向和测量点的法矢不一致,用平面球头半径进行补偿会造成补偿误差.为减小补偿误差,在零件和装配测量时,同一基准点的测量,探头应尽量在同一方向接触,按相同方式补偿.两种转换关系中,第一种方法类似于作图法,而最小二乘法是一种计算迭代法.下面分别分析两种转换关系的误差情况.定义三个基准点的矢量差为a1=p2-p1,b1=p3-p2,c1=p1-p3;a2=q2-q1,b2=q3-q2,c2=q1-q3.当测量误差存在时,因为连接三点组成一个三角形,所以如果采取第一种变换方法,实际上是保证一个点和一条边重合,p1q1点、a1a2边重合,a2>a1,c1>c2的情况.我们可以得到以下两个结论:

(1)当误差相同时,三角形的面积越大,相对误差越小,即基准点的选择距离越远,测量误差对数据对齐的影响越小.

(2)在测量误差呈正态分布的情况下,三条边的误差X1,X2,X3趋于相同,为使各个点的影响相同,相对误差应趋于相等,即基准点的选取应尽量接近等边三角形.

另外,在基准点测量时,为控制基准点的测量精度,应采取以下措施:

(1)基准点的位置应尽量选择在探头易接触和不会产生变形的地方,位置标记记号应尽可能小,这样可以使每次探头的触点落在相同的位置,减小视觉误差;

(2)同一基准点应反复测量几次,取几次测量的平均值;

(3)多次测量应尽量在相同的环境中完成,同时检查测量机的零位,避免温度误差.

概述

一、影响误差的因素 第二，曲面重构误差。虽然点数据 显然，这些误差会积累并最终反应从理论角度分析，逆向工程技术能 资料并非光顺平整，但是曲面重建有着 在产品上。按照产品的测量数据建立与原有CAD/ 光顺连续性的要求，这与点数据和曲面 二、数据测量误差分析CAM系统完全兼容的数字模型，当然这 之间的误差是相冲突的，要缩小误差，

接触式测量误差的影响因素

也是逆向工程技术的最终目标。但凭借 则曲面的品质会较差而曲面的光顺连续 使用三坐标测量机进行测量时，存目前的设备和技术，尚无法达到这个目 性达到要求，又很难保证点数据和曲面 在一个很复杂的综合误差，这一复杂的的，逆向工程技术不可避免地存在其局 之间的误差。如何在它们之间取舍，需 综合误差造成了三坐标测量机测量结果限性。逆向工程最突出的问题是客观模 要工程技术人员的判断和操作技巧。 的不确定性。误差有系统性误差和随机型和CAD模型之间的造型误差。影响误 第三，制造误差。在产品加工中会 性误差，只有系统性误差可以被预测和差的主要因素有： 产生误差，因为加工是从参数模型到实 补偿。引起三坐标测量机测量系统性误第一，数据测量误差。从测量设 际模型的又一次近似。 差的主要原因有：三坐标测量机本身的备来说，不管是接触式的还是非接触式 第四，人为误差。从采集点数据到 几何误差、三坐标测量机结构的受力受的，测量设备都会有一定的误差。测量 加工成品的过程中有不同的操作者和设 热变形测量误差。测量误差是指光栅读所取得的点数据资料通常无法得到良好 计者参与，在整个产品的设计制造过程 数时，由于接触力及摩擦力的作用探针的圆、直线或平面等几何形状。 中会产生人为的主观误差。 将发生偏转，这种偏转是随机的、无法一个独立的子节点。都由独立的开关控制。方便子站独立的维护等。子站的设备上电后即可开始工作。系统的停止条件比较复杂，下几种方式将导致系统停止：

（1）主站程序停止

（2）主站服务器停止

（3）扫描计时器超时停止

（4）系统故障停止

一般情况下，系统将运行在一个工作循环过程中。上位机在完成一系列的初始化工作后开始后，系统不断的扫描数据服务器与VGA服务器。当车间现场控制器出现输入信号，上位机得到信号后通过程序更新服务器的数据并对VGA服务器进行更新处理。在更新完成后上位机向各个子站发出一个信号，各个子站在得到信号后主动的同步VGA服务器信号，并将VGA数据解码转换成视频显示出来。在整个循环处理的过程中加入一个相当于“看门狗”的程序计时器，防止程序/网络出现故障时不停的循环处理。如果计时器判断当前程序超时，系统中断运行并反馈故障信号显示在上位机上。

程序设计与算法描述

独立的子站系统保设备维护在线系统由于其实时性的要求，系统必须24小 证了整个系统维护方便。进过实际使用表明该系统完全满足时不间断的执行循环程序。因此整个系统的开始条件比较简 预期预定的要求。单，只需要上位机开启则整个系统开始运行。所有的子站即预料的。由于三坐标测量机是一种高精度的检测设备，其机房环境条件，对测量机的影响至关重要。这其中包括检测工件状态、温度条件、振动、湿度、供电电源、压缩空气等因素。

（1）检测工件的状态

检测工件的物理形态对测量结果有一定的影响。最普遍的是工件表面粗糙度和加工留下的切屑。冷却液和机油对测量误差也有影响。通常，灰尘可集中在测球上影响测量机的性能和精度。类似的影响测量精度的情况还很多，大多数可以避免，建议在测量机开始工作之前和完成工作之后进行必要的清洁工作。

（2）温度条件

在三坐标测量机系统中，温度是影响测量的主要环境因素。测量的标准温度一般为20oC，大多数制造厂商都是在此温度下标定其三坐标测量机的各种性能指标，而所有的几何量和误差的标准环境温度定义是（20士2）oC。所以，在进行测量时，最理想的情形是在这个温度下进行，但实际状况却往往无法满足这个要求。在测量过程中，如果环境发生变化主要包括环境温度的变化、短时间的温度变化、长时间温度的变化、温度梯度的变化，或者是由于三坐标测量机的运动在内部产生热量，都将会导致三坐标测量机与环境之间，三坐标测量机内部各部分变形不均匀，从而造成测量误差。现代化大生产中，许多三坐标测量机都是直接在生产车间现场使用，这种情形往往不能满足对温度的要求。此时，测量结果将达不到原标定的精度。为减小温度变化对测量结果的影响，大多数测量机制造商开发了温度自动修正补偿系统。温度自动修正补偿系统是通过对测量机光栅和检测工件温度的监控，根据不同金属的温度膨胀系数，基于标准温度对测量结果进行修正。

但对于快速温度或温度梯度的变化，无法进行补偿修正。除了温度自动修正补偿系统外，为减小温度变化对测量结果的影响，一方面要对制造三坐标测量机的材料进行选择，比如选择那些对温度变化不敏感的材料，或者选择一些热惯量小的材料，用这些材料制成的机器可以很快地跟随环境温度的变化，有利于从软件方面进行温度补偿；另一方面也要从结构上进行考虑，比如轻型的悬臂式结构的三坐标测量机比桥式的花岗岩制成的三坐标测量机更有利于减小温度的影响。

（3）振动

由于较多的测量机应用在生产现场，振动成为一个常见的问题，比如，在测量机周围的冲压机、空压机或其他重型设备将会对测量机产生严重影响。较难察觉的是小辐振动，如果同测量机自身的振动频率相混淆，对于测量精度也会产生较大影响。因此，测量机的制造商对于测量环境的振动频率与振幅均有一定的要求。

（4）湿度

与其他环境因素相比，湿度对测量精度的影响就不显得那么的重要。为防止块规或其他计量设备的氧化和生锈，要求保持环境湿度在40%以下。

（5）供电电源

为保证控制系统和计算机系统以及同外部联网的良好运作，对于供电电源有一定的要求，包括电源电压变化、频率要求以及接地装置、屏蔽装置的要求等。

（6）压缩空气

由于许多坐标测量机使用了精密的空气轴承，因此需要压缩空气。在使用坐标测量机的过程中，除了满足测量机对压缩空气的要求外，还要防止由于水和油侵入压缩空气对测量机产生影响；同时，应防止突然断气，以免对测量机空气轴承和导轨产生损害。

非接触式测量主要有以下优点：

（1）不必做探头半径补偿，因为激光光点位置就是工件表面的位置。

（2）测量速度非常块，不必像接触触发探头那样逐点进行测量。

（3）软工件、薄工件、不可接触的高精度工件可直接测量。

非接触测量主要缺点如下：

（1）测量精度误差，因非接触式探头大多使用光敏位置探测PSD（positionsensitivedetector）来检测光点位置，目前的PSD的精度仍不够，约为20pm以上；

（2）因非接触式探头大多是接收工件表面的反射光或散射光，易受工件表面的反射特性的影响，如颜色、斜率等；

（3）PSD易受环境光线及杂散光影响，故噪声较高，噪声信号的处理比较困难；

（4）非接触式测量只做工件轮廓坐标点的大量取样，对边线处理、凹孔处理以及不连续形状的处理较困难；

（5）使用CCD作探测器时，成像镜头的焦距会影响测量精度，因工件几何外形变化大时成像会失焦，成像模糊；

（6）工件表面的粗糙度会影响测量结果。

综上所述，影响测量精度的因素很多，如测量的原理误差、测量系统的精度及测量过程中的随机因素等，都会对测量结果造成影响，从而产生误差。影响测量数据的误差及精度的因素主要有以下几种：

（1）物体自身的因素

在曲面测量中，被测物本身的材料、粗糙度、颜色、光学性质及表面形状，对光的反射和吸收程度有很大的差异，尤其是物体表面的粗糙度和折射率等因素对测量精度产生重大的影响。

（2）标定的因素

所有的测量方法都需要标定。对于光学测量系统而言，是由于光学测量系统在制造和装配时，必然会存在误差。因此，物点到像点的非线性关系的标定技术更是获取物体三维坐标的关键。由于在测头的变形以及标定时，对光学系统进行了很多理想假设，因此会带来一些很复杂的非线性系统误差，影响测量数据的精度。

（3）摄像机的分辨率

CCD摄像机的分辨率主要是靠尺寸和像素间距大小来决定的。对整个测量系统的分辨率而言，它主要取决于测量的范围。此外，扫描系统运动装置的移动误差，也会降低测量精度。

（4）可测性的问题

在采用CMM或光学系统测量时，都存在可及性问题。多数情况下，可通过加长测杆或采用多个视点扫描的方法来解决。但在处理如贯通孔之类的不可及表面时，采用光学扫描的方法无法获取完整采样数据。阻塞问题是由于阴影或障碍物遮挡了扫描介质引起的。除了自阻塞外，固定被测物的卡具也会引起阻塞问题，卡具的表面成了测量的一部分，而被卡具覆盖的那一部分被测物表面则未测到。

（5）参考点的误差

在对物体进行多次测量，然后进行拼合的情况下，参考点的选取也会引起误差。

（6）测量探头半径补偿误差

综上所述，两种不同的测量方法在测量过程中的测量误差进行了定性和定量分析，为解决逆向工程中数据测量的精确度等问题提供了强而有力的依据。