逆向工程测量技术研究
引言
数据的获取、测量是逆向工程中的第一个步骤，也是逆向工程测量最关键的技术之一。综合接触式工程测量技术和非接触式工程测量技术的实物数据获取方法，是目前众多逆向工程测量技术中针对大型的、结构复杂的测量对象最具有高效性的一种工程测量方式。这种方法由接触式工程测量技术获取散布在被测物体上或周围的人工标记
点群的三维坐标，再以这些坐标数据作为非接触式工程测量数据拼接的依据，从而获取得到整体测量数据。这种综合方法既具有以往工程测量技术的高效性，又消除了数据拼接时的累积误差。
逆向工程概述
逆向工程，又称反求工程、反向工程，指通过各种测量手段和三维几何建模方法，将已有实物原型转化为计算机上的三维数字模型的过程，是工程测量技术、计算机软硬件技术的综合。近几十年来，随着计算机技术的发展，CAD 技术已经广泛地应用于工程测量工作，但由于多种因素的限制，现实世界中的很多物体形状并不能完全用CAD 设计的方法进行描述。因而，我们提出了逆向工程的概念。这种实物数字化建模的方法如今己经发展为CAD/CAM 中的一个相对独立的范畴，成为复杂工程测量的重要手段之一。
逆向工程测量数据获取技术研究
数据获取是反求工程的关键技术，数据的获取通常是利用一定的测量设备对所测工程进行数据采样，得到的是采样数据点的（x，y，
z）坐标值。数据获取的方法大致分为两类：接触式和非接触式。2.1 接触式工程测量技术接触式工程测量技术是在机械手臂的末端安装探头，通过与工程表面接触来获取表面信息，目前最常用的接触式测量系统是三坐标测量机（CMM）。传统的坐标测量机多采用机械探针等触发式测量头，可通过编程规划扫描路径进行点位测量，每一次获取被测形面上一点的（x，y，z）坐标值，测量速度都很慢。CMM 的优点是测量精度高，对被测工程无特殊要求，对不具有复杂内部型腔、特征几何尺寸繁多、只有少量特征曲面的被测工程，CMM 是一种非常有效可靠的三维数字化手段。它的缺点是不能对软物体进行精密测量价格昂贵，对使用环境要求高；测量速度慢，测量数据密度低，测量过程需人工干预；还需要对测量结果进行探头损伤及探头半径补偿，无法测量小于测头半径的凹面工程，这些不足限制了它在快速反求领域中的应用。
；。非接触式工程测量技术①激光线结构光扫描测量技术。激光线结构光扫描测量技术是一种基于三角测量原理的主动式结构光编码工程测量技术，亦称为光切法，通过将一线状激光束投射到三维物体上，利用CCD 摄取物面上的二维变形线图像，即可解算出相应的三维坐标每个测量周期可获取一条扫描线，物体的全轮廓测量是通过多轴可控机械运动辅助实现的。这类设备的扫描速度可达15000 点/秒，测量精度在±0.01～±0.1mm 之间，价格适中，对测量工程对象型面的光学特性要求不高。[3]②投影光栅测量技术。投影光栅测量技术是一类主动式全场三角测量技术，通常采用普通白光将正弦光栅或矩形光
栅投影于被测物面上，根据CCD 摄取变形光栅图像，根据变形光栅图像中条纹像素的灰度值变化，可解算出被测物面的空间坐标，这类测量方法具有很高的测量速度和较高的精度，是近年发展起来的一类较好的三维传感技术。根据形变、高度关系的描述方法的不同，光栅测量可分为两类：直接三角法和相位测量法。直接三角法原理简单、速度快，不易受被测工程物面不连续等干扰的影响，但是其测量精度不高，不能实现全场测量；而相位测量法测量精度相对较高。③计算机断层扫描（CT）技术。计算机断层扫描（CT）技术最具代表的是基于X 射线的CT 扫描机，它是以测量物体对X 射线的衰减系数为基础，用数学方法经过计算机处理而重建断层图像，这种方法最早是应用于医疗领域，目前已经广泛用于工程测量领域，即称为“工程CT”。对中空物体的无损三维测量，这种方法是目前较先进的非接触式检测方法，它可对被测工程的内部形状、壁厚、材料，尤其是内部构造进行测量，该方法同样能够获得被测工程内表面数据，且不破坏工程结构。但它存在造价高，测量系统的空间分辨率低，获取数据时间长，设备体积大等缺点。[4]④立体视觉测量技术。立体视觉测量是根据同一个三维空间点在不同空间位置的两个（或多个）摄像机拍摄的图像中的视差，以及摄像机之间位置的空间几何关系来获取该点的三维坐标值。立体视觉测量方法可以对处于两个（或多个）摄像机共同视野内的目标特征点进行测量，而无须伺服机等扫描装置。立体视觉测量面临的最大困难是空
间特征点在多幅数字图像中提取与匹配的精度与准确性等问题。
近来出现了将具有空间编码的结构光投射到被测工程表面，制造测量特征的方法有效解决了测量特征提取和匹配的问题，但在测量精度与测量点的数量上仍需改进。
结语
现代逆向工程测量技术是将接触式测量技术和非接触式测量技术相融合，是实现被测工程整体测量和数据拼接的有效方法，其使用越来越广泛。虽然关于摄影测量技术的研究几乎是自照相机发明以来就开始了，但是用于逆向测量工程的数字近景摄影测量技术仍然是一门“年轻”的技术，它继承了“摄影测量与遥感”领域的许多知识和技术，同时又发展出许多自身特有的技术和方法，比如设置人工标志点。笔者认为，研究逆向工程测量技术，对现代工程测量技术的发展有着重要的现实意义。
测量学试题库 一、填空题 （一）测量学基础知识（1-120题） 1.地面点到假定水准面铅垂距离称为该点的相对高程。 2.通过平均海水面的水准面大地水准面。 3.测量工作的基本内容是高程测量、角度测量，距离测量 4.测量使用的平面直角坐标是以两条相互垂直线的交点标原点，南北方向的纵轴x轴，以东西方向的 纵轴为y轴。 5.地面点位若用地理坐标表示，应为经度、纬度和绝对高程。 6.地面两点间高程之差，称为该两点间的高差。 7.在测量中，将地表面当平面对待，指的是在100平方千米范围内时，距离测量数据不至于影响测量成 果的精度。 8.测量学的分类，大致可分为大地测量学，普通测量学，摄影测量学，工程测量 学。 9.地球是一个旋转的椭球体，如果把它看作圆球，其半径的概值为6371 km。 10.我国的珠穆朗玛峰顶的绝对高程为8848。13 m。 11.地面点的经度为该点的子午面与首子午面所夹的二面角。 12.地面点的纬度为该点的铅垂线与赤道平面所组成的角度。 13.测量工作的程序是从整体到局部、先控制后碎部。 14.测量学的任务是测绘和测设。 15.直线定向的标准方向有真子午线方向、磁子午线方向、坐标纵轴方向。 16.由真子午线方向方向顺时针转到测线的水平夹角为直线的坐标方位角。 17.距离丈量的相对误差的公式为。 18.坐标方位角的取值范围是O或360 。 19.确定直线方向的工作称为直线定向，用目估法或经纬仪法把许多点标定在某一已知直线上的工 作为直线定线。 20.距离丈量是用相对误差来衡量其精度的，该误差是用分子为的 形式来表示。
21.用平量法丈量距离的三个基本要求是、、。 22.直线的象限角是指直线与标准方向的北端或南端所夹的角，并要标注所在象限。 23.某点磁偏角为该点的方向与该点的方向的夹角。 24.某直线的方位角与该直线的反方位角相差。 25.地面点的标志，按保存时间长短可分为和。 26.丈量地面两点间的距离，指的是两点间的距离。 27.森林罗盘仪的主要组成部分为和。 28.某直线的方位角为123°20′，则它的正方位角为。 29.水准仪的检验和校正的项目有、、。 30.水准仪主要轴线之间应满足的几何关系为、、。 31.由于水准仪校正不完善而剩余的i角误差对一段水准路线高差值的影响是成正比的。 32.闭和水准路线高差闭和差的计算公式为。 33.水准仪的主要轴线有、、、。 34.水准测量中，转点的作用是，在同一转点上，既有，又有读数。 35.水准仪上圆水准器的作用是使仪器，管水准器的作用是使仪器。 36.通过水准管与内壁圆弧的为水准管轴。 37.转动物镜对光螺旋的目的是使影像。 38.一般工程水准测量高程差允许闭和差为或。 h为负值时，表示高，低。 39.一测站的高差ab 40.用高差法进行普通水准测量的计算校核的公式是。 41.微倾水准仪由、、三部分组成。 42.通过圆水准器内壁圆弧零点的称为圆水准器轴。 43.微倾水准仪精平操作是旋转__________使水准管的气泡居中,符合影像符合。 44.水准测量高差闭合的调整方法是将闭合差反其符号,按各测段的__________成比例分配或按_________成 比例分配。 45.用水准仪望远镜筒上的准星和照门照准水准尺后，在目镜中看到图像不清晰,应该_____________螺旋,若十 字丝不清晰,应旋转_________螺旋。 46.水准点的符号,采用英文字母_______表示。 47.水准测量的测站校核,一般用______法或______法。
第一章绪论 1.1试题 1.1.1名词解释题 (1)水准面(2)大地水准面 (3)参考椭球面 (4)绝对高程(5)相对高程 1.1.2填空题 (1)地形图测绘工作程序，首先应作___________________________，然后才做 _________________________，这样做的好处是________________________ ____________________________和_________________________。 (2)确定地面点的空间位置必须有三个参量：(a)____________，(b)____________ (c)_______________。 (3)小区域独立测区坐标系可用______________________________坐标系; 大区域测量坐标 系应采用_______________________坐标系。 (4)测量工作的组织原则是______________________，_____________________ 和 ____________________________。 (5)普通工程测绘工作中，大比例尺是指_______________________________，中比例尺是指 _______________________________________，小比例尺是指 _________________________________________。 (6)测量工作内容的三要素是指:____________测量，____________测量以及___________测 量。 (7)测量工作中使用的坐标系，其X、Y坐标轴位置与数学上正相反，其原因是 __________________________________________________________。 (8)测量的任务包括测绘与放样两方面，测绘是___________________________ _____________________________; 放放样是__________________________ _________________________。 (9)测量工作的基准面是_____________________、____________________和 ______________________；基准线是______________和______________线。 (10)假定的平面直角坐标系，纵坐标轴可以采用________________________， ______________________________或___________________________。 1.1.3是非判断题 (1)测量成果的处理，距离与角度以参考椭球面为基准面，高程以大地水准面为基准面。 ( ) (2)在10km为半径的圆范围内，平面图测量工作可以用水平面代替水准面。( ) (3)在小区域进行测量时，用水平面代替水准面对距离测量的影响较大，故应考虑。 ( ) (4)在小地区进行测量时，用水平面代替水准面对高程影响很小，可以忽略。( ) (5)地面上AB两点间绝对高程之差与相对高程之差是相同的。( ) (6)在测量工作中采用的独立平面直角坐标系，规定南北方向为X轴，东西方向为Y轴，象 限按反时针方向编号。( ) (7)高斯投影中，偏离中央子午线愈远变形愈大。( ) (8)六度带的中央子午线和边缘子午线均是三度带的中央子午线。( ) (9)地形图的比例尺精度愈低，表示地物、地貌愈简略。( ) 1.1.4单项选择题 (1)大地水准面可定义为 (a)处处与重力方向相垂直的曲面; (b)通过静止的平均海水面的曲面; (c)把水准面延伸包围整个地球的曲面; (d)地球大地的水准面。 (2)如果A、B两点的高差h AB为正，则说明 (a)A点比B点高; (b)B点比A点高;
1.3 逆向工程中的关键技术 1.3.1 数据采集技术 目前，用来采集物体表面数据的测量设备和方法多种多样，其原理也各不相同。测量方法的选用是逆向工程中一个非常重要的问题。不同的测量方式，不但决定了测量本身的精度、速度和经济性，还造成测量数据类型及后续处理方式的不同。根据测量探头是否和零件表面接触，逆向工程中物体表面数字化三维数据的采集方法基本上可以分为接触式(Contact)和非接触式（Non-contact）两种。 接触式包括三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining，CMM）和关节臂测量机；而非接触式主要有基于光学的激光三角法、激光测距法、结构光法、图像分析法以及基于声波、磁学的方法等。这些方法都有各自的特点和应用范围，具体选用何种测量方法和数据处理技术应根据被测物体的形体特征和应用目的来决定。目前，还没有找到一种完全使用于工业设计逆向测量方法。各种数据采集方法分类如图1.3所示。 在接触式测量方法中，CMM是应用最为广泛的一种测量设备；CMM通常是基于力-变形原理，通过接触式探头沿样件表面移动并与表面接触时发生变形，检测出接触点的三维坐标，按采样方式又可分为单点触发式和连续扫描式两种。CMM 对被测物体的材质和色泽没有特殊要求，可达到很高的测量精度（±0.5μm），对物体边界和特征点的测量相对精确，对于没有复杂内部型腔、特征几何尺寸多、只有少量特征曲面的规则零件反求特别有效。主要缺点是效率低，测量过程过分依赖于测量者的经验，特别是对于几何模型未知的复杂产品，难以确定最优的采样策略与路径。
图1.3 逆向工程数据采集方法分类
《光电测量技术》课程读书 报告 院（ 系 ） 名 称 ： 电气工程及自动化学院 专业名 称 ： 自动化测试与控制系 学生学 号： 学生姓 名： 指导教 师 ： 哈尔滨工业大学 2016年11月
第1 章绪论. ............................................. 错误! 未定义书签。 1.1 课题背景及研究意义 0 1.2 国内外光电经纬仪技术的研究现状 0 1.3 光电经纬仪测速方法和应用现状 (2) 1.4 报告主要研究内容及结构安排 (2) 1.5 本章小结 (3) 第2 章跟踪测量理论基础. ..................................... 错误! 未定义书签。 2.1 常用坐标系及坐标转换 (4) 2.1.1 地心坐标系 (4) 2.1.2 跑道坐标系 (4) 2.1.3 测量坐标系 (5) 2.1.4 辅助坐标系 (5) 2.2 直角坐标系之间的转换 (5) 2.3 目标空间定位方法 (6)
2.3.1 单站定位 (6) 2.3.2 双站交会定位 (7) 2.3.3 纯测距信息定位 (7) 2.4 本章小结 (7) 第3 章光电跟踪测量. ...................................... 错误! 未定义书签。 3.1 激光测距仪 (9) 3.2 单站双站综合测量 (9) 3.3 本章小结 (10) 参考文献. ................................................ 错误!未定义书签。
第1 章绪论 1.1 课题背景及研究意义 现代化靶场上的武器控制系统、激光通讯设备或者是天文观测仪器中，为了迅速地发现并精确地跟踪目标，都需要安装光电捕获跟踪与瞄准装置。光电经纬仪作为既能记录目标的运动姿态，又能实现对目标高精度空间测量的靶场光电跟踪测量设备，具有测量精度高、事后可复现、直观性强等优点，因此，在靶场跟踪测量领域得到了广泛的应用[1]。 为了精确地跟踪运动目标，一旦确定运动目标之后，需要将目标的运动轨迹以及运动状态记录下来。而运动目标的外弹道测量数据主要包括两方面的内容：第一，运动姿态；第二，弹道数据：如目标在各跟踪测量时刻的空间位置坐标、速度、距离、航迹倾角、航迹偏角等等[2]。得到目标在当前时刻的速度，对于分析目标的空间运动特性、几何特性、物理特性以及后续跟踪测量时刻对目标的识别、运动过程的模拟仿真、航迹测量等具有非常重要的意义[3]。 在靶场试验中，光电经纬仪对运动目标进行跟踪测量时，只能测得目标在各跟踪时刻的方位角和俯仰角，不能直接输出目标的速度测量值。因此，本文主要针对光电经纬仪不能直接测得跟踪目标的速度值这一问题，开展了光电测量仪器的测速误差分析及提高精度方法这一研究。 利用光电经纬仪输出的方位角和俯仰角的角度值，以及加装激光距仪输出的目标距光电经纬仪的距离，采用相应的数学算法获取目标的速度、加速度与测量时间的函数关系，据此外推目标在下一时刻的空间位置坐标、速度和加速度等运动参数[4]。将目标的速度参数反馈给光电经纬仪自身的伺服控制系统，作为目标继续跟踪捕获的参考。这在光电跟踪测量领域中，对提高光电经纬仪的跟踪测量精度具有非常重要的现实意义，也是今后该领域研究的目标和方向。 1.2 国内外光电经纬仪技术的研究现状 光电经纬仪作为现代化靶场最基本的光电测量仪器，被广泛应用于航空航天以及武 器试验等军事科研领域。 从60 年代初期开始，国内的一些研究所和高校开始自己研制靶场试验专用光电经纬仪。其中，最具有代表性的研制单位是长春光机所和成都光电所，这两个研究所研制的靶场专用大型光
工程测量学试题库（附答案） 1. ( D )处处与铅垂线垂直。 A.水平面 B.参考椭球面 C.铅垂面 D.大地水准面 2. 地球的长半径约为( A )千米。 A.6371 B.6400 C.6378 D.6356 3. 在测量直角坐标系中，纵轴为( C )。 A.x轴，向东为正 B.y轴，向东为正 C.x轴，向北为正 D.y轴，向北为正 4. 对高程测量，用水平面代替水准面的限度是( D )。 A. 在以10km为半径的范围内可以代替 B. 在以20km为半径的范围内可以代替 C. 不论多大距离都可代替 D. 不能代替 5. 在以( B )km为半径的范围内，可以用水平面代替水准面进行距离测量。 A.5 B.10 C.15 D.20 6. 在测量平面直角坐标系中,x轴表示什么方向？（C）。 A.东西 B.左右 C.南北 D.前后 7. 测定点的坐标的主要工作是( C )。 A．测量水平距离B．测量水平角 C．测量水平距离和水平角D．测量竖直角 8. 确定地面点的空间位置，就是确定该点的平面坐标和( A )。 A．高程B．方位角 C．已知坐标D．未知点坐标 9. 高斯投影属于( C )。 A．等面积投影B．等距离投影 C．等角投影D．等长度投影 10. 在测量直角坐标系中，横轴为( C )。 A. x轴，向东为正 B. x轴，向北为正 C. y轴，向东为正 D. y轴，向北为正 11. 在测量坐标系中，Y轴向（D）为正。 A、北 B、南 C、西 D、东 12. 假设的平均的静止海平面称为（D）。 A、基准面 B、水准面 C、水平面 D、大地水准面
13. ( B )的基准面是大地水准面。 A. 竖直角 B. 高程 C. 水平距离 D. 水平角 14. 建筑工程施工测量的基本工作是（B）。 A.测图 B.测设 C.用图 D.识图 15. 大地水准面处处与铅垂线（A）交。 A、正 B、平行 C、重合 D、斜 16. A、B两点，HA为115.032m，HB为114.729m，则hAB为（A）。 A、-0.303 B、0.303 C、29.761 D、-29.761 17. 建筑施工图中标注的某部位标高，一般都是指（B）。 A、绝对高程 B、相对高程 C、高差 18. 水在静止时的表面叫( B )。 A. 静水面 B. 水准面 C. 大地水准面 D. 水平面 19. ( B )的投影是大地水准面。 A. 竖直角 B. 高斯平面坐标 C. 水平距离 D. 水平角 20. 我国目前采用的高程基准是（D）。 A.高斯平面直角坐标 B.1980年国家大地坐标系 C.黄海高程系统 D.1985年国家高程基准 21. 地面上有一点A，任意取一个水准面，则点A到该水准面的铅垂距离为（D）。 A.绝对高程 B.海拔 C.高差 D.相对高程 22. 地面某点的经度为85°32′，该点应在三度带的第几带?( B ) 。 A．28 B．29 C．27 D．30 23. 在水准测量中，若后视点A读数小，前视点B读数大，则( D )。 A.A点比B点低 B.A、B可能同高 C.A、B的高程取决于仪器高度 D.A点比B点高 24. 水准测量中，设A为后视点，B为前视点，A尺读数为2.713m，B尺读数为1.401,已知A点高程为15.000m，则视线高程为( D )m。 A.13.688 B.16.312 C.16.401 D.17.713 25. 在水准测量中，若后视点A的读数大，前视点B的读数小，则有( A )。 A.A点比B点低 B.A点比B点高 C.A点与B点可能同高 D.A、B点的高低取决于仪器高度 26. 水准仪的分划值越大，说明( B )。 A. 圆弧半径大 B. 其灵敏度低 C. 气泡整平困难 D. 整平精度高 27. DS1水准仪的观测精度( A )DS3水准仪。
选择题库及参考答案 第1章 绪论 1-1、我国使用高程系的标准名称是(BD 。 A.1956黄海高程系 B.1956年黄海高程系 C.1985年国家高程基准 D.1985国家高程基准 1-2、我国使用平面坐标系的标准名称是(AC 。 A.1954北京坐标系 B. 1954年北京坐标系 C.1980西安坐标系 D. 1980年西安坐标系 1-2、在高斯平面直角坐标系中，纵轴为( C )。 A.x 轴，向东为正 B.y 轴，向东为正 C.x 轴，向北为正 D.y 轴，向北为正 1-3、A 点的高斯坐标为=A x 112240m ，=A y 19343800m ，则A 点所在6°带的带号及中央子午线的经度分别为( D ) A 11带，66 B 11带，63 C 19带，117 D 19带，111 1-4、在( D )为半径的圆面积之内进行平面坐标测量时，可以用过测区中心点的切平面代替大地水准面，而不必考虑地球曲率对距离的投影。 A 100km B 50km C 25km D 10km 1-5、对高程测量，用水平面代替水准面的限度是( D )。 A 在以10km 为半径的范围内可以代替 B 在以20km 为半径的范围内可以代替 C 不论多大距离都可代替 D 不能代替 1-6、高斯平面直角坐标系中直线的坐标方位角是按以下哪种方式量取的？( C ) A 纵坐标北端起逆时针 B 横坐标东端起逆时针 C 纵坐标北端起顺时针 D 横坐标东端起顺时针 1-7、地理坐标分为( A )。 A 天文坐标和大地坐标 B 天文坐标和参考坐标 C 参考坐标和大地坐标 D 三维坐标和二维坐标 1-8、地面某点的经度为东经85°32′，该点应在三度带的第几带?( B ) A 28 B 29 C 27 D 30 1-9、高斯投影属于( C )。 A 等面积投影 B 等距离投影 C 等角投影 D 等长度投影 1-10、测量使用的高斯平面直角坐标系与数学使用的笛卡尔坐标系的区别是( B )。 A x 与y 轴互换，第一象限相同，象限逆时针编号 B x 与y 轴互换，第一象限相同，象限顺时针编号 C x 与y 轴不变，第一象限相同，象限顺时针编号 D x 与y 轴互换，第一象限不同，象限顺时针编号 第2章 水准测量 2-1、水准仪的( B )应平行于仪器竖轴。 A 视准轴 B 圆水准器轴 C 十字丝横丝 D 管水准器轴 2-2、水准器的分划值越大，说明( B )。 A 内圆弧的半径大 B 其灵敏度低 C 气泡整平困难 D 整平精度高 2-3、在普通水准测量中，应在水准尺上读取( D )位数。 A 5 B 3 C 2 D 4 2-4、水准测量中，设后尺A 的读数a=2.713m ，前尺B 的读数为b=1.401m ，已知A 点高程为15.000m ，则视线高程为( B )m 。 A.13.688 B.16.312 C.16.401 D.17.713 2-5、在水准测量中，若后视点A 的读数大，前视点B 的读数小，则有( A )。 A.A 点比B 点低 B.A 点比B 点高 C.A 点与B 点可能同高 D.A 、B 点的高低取决于仪器高度 2-6、自动安平水准仪，( D )。 A.既没有圆水准器也没有管水准器 B.没有圆水准器 C. 既有圆水准器也有管水准器 D.没有管水准器
什么是逆向工程，什么是实物逆向工程？答：逆向工程也称反求工程，反向工程，它起源于精密测量的质量检验，是设计下游向设计上游反馈信息的回路。实物逆向工程师将实物转变为CAD模型相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称，是将已有产品和实物模型转化为工程设计模型和概念模型，并在此基础上对已有产品进行解剖、创造的过程。 照来源不同，逆向工程分为哪三种类别？答：按照来源的不同，逆向工程可以分为：事物你想、软件逆向和影响逆向。 逆向工程的应用领域哪些？答：1、在对产品外形的美学有特别要求的领域；2、当设计需要通过实验测试才能定型的工件模型；3在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，在对零件原型进行测量的基础上，形成零件的设计图纸或CAD模型，并为此为依据生成数控加工的NC代码或快速原型加工所需的数据，复制一个相同的零件；4在模具行业，常需要通过反复修改原始设计的模具型面，以得到符合要求的模具；5、很多物品很难用基本几何来表现预定义；6、逆向工程在新产品开发、创新设计上同样具有相当高的应用价值；7、逆向工程也广泛用于修复破损的文物、艺术品，或缺乏供应的损坏零件等；8、特种服装、头盔的制造要以使用者的身体为原始设计依据，此时，需要先建立人体的几何模型；9、在RPM的应用里，逆向工程的最主要表现为：通过逆向工程，可以方便地对快速原始制造的原型产品进行快速、准确的测量，找出产品设计的不足，进行重新设计，经过反复多次的迭代可使产品完善。 逆向工程中物体表面三维数据的获取方法有哪些？答：根据测量探头是否和零件表面接触，逆向工程中物体表面三维数据的获取方法基本上可分为两大类：接触式和非接触式。根据测头的不同，接触式又可分为触发式和连续式；非接触式按其原理不同，又可分为光学式和非光学式。其中，光学式包括三角形法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法等；而非光学式则包括CT测量法、MRI测量法、超声波法、层析法等。 三坐标测量机的测量原理是什么？答：将被测物体置于三坐标机的测量空间，可获得被测物体上个测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算可求出被测对象的几何尺寸、形状和位置。 三坐标测量机有什么组成？答：1、主机，包括框架结构、标尺系统、导轨、驱动装置、平衡部件及转台与附件；2、三维侧头，即是三维测量传感器，它可在三个方向上感受瞄准信号和微小位移瞄准和侧位两项功能；3、电力系统，包括电气控制系统、计算机硬件部分、测量机软件、打印和绘图装置。 按自动化程度，三坐标测量机分为哪几类？答：1数字显示及打印型、2带小型计算机的测量机、3计算机数字控制性 按测量范围，三坐标测量机分为哪几类？答：小型坐标测量机、中型坐标测量机、大型坐标测量机 接触式测头主要应用与哪些场合，有什么优点和缺点？答：接触式测头主要应用场合：（1）零件所被关注的是尺寸。空间或位置，而并不强调其形状误差；（2）当你确信你所用的加工设备有能力加工出形状足够好的零件，而注意力主要放在尺寸和位置精度时，接触式触发测量是合适的；（3）触发测头体积小，适用于当测量空间狭窄的部件接触式测头的优点是：（1）适用于空间棱柱式物体及已知表面的测量；（2）通用性强：（3）有多种不同类型的触发测头及附件供采用；（4）采购及运行成本低;(5)应用简单；（6）适用于尺寸测量及在线应用；（7）坚固耐用；（8）体积小易于在窄小空间应用；（9）由于测点时测量机处于匀速直线低速运行状态，测量机的动态性能对测量精度影响较小。缺点是：测量取点率低 扫描测头主要应用与哪些场合，有什么优点和缺点？答：扫描测头主要应用场合：（1）有形状要求的零件和轮廓的测量：（2）对未知曲面的扫描扫描测头的优点是：（1）适用于形状和轮廓测量；（2）采点率高；（3）高密度采点保证了良好的重复性，再现性；（4）更高级的数据处理能力扫描侧头的缺点：（1）比触发测头复杂；（2）对离散点的测量较触发测头慢；（3）高速扫描时由于加速度而引起的动态误差大，不可忽略，必须加以补偿；（4）测尖的磨损必须注意 测头的选择原则有哪些？答：测头选择的原则有：（1）在可以应用接触式测头的情况下，慎选非接触式触头；（2）在只测尺寸、位置要素的情况下，应尽量选用接触式触头；（3）在考虑成本满足要求的情况
跟踪与导航 P400测距和通讯模块既支持跟踪系统，也支持导航系统。P400测距和通讯模块是点对点的精确测距设备。在构建定位和导航同时工作的系统时，常常需要通过另外的无线电系统把位置信息从移动设备发送给控制中心或者把控制中心所知道的移动点的位置信息发送给移动设备，P400测距和通讯模块是一个带有综合数据通信能力的射频系统，因此本征上支持这些跟踪/导航综合系统。 参照和移动节点 典型的跟踪系统包含有“移动”和“参照”设备或者节点。参照节点的（x,y,z）坐标对于定位系统来说是已知的，移动节点相对于参照点的位置是计算出来的。当参照节点处于已知和静态的位置时，他们通常被叫做“锚”。 P400测距和通讯模块本身并不是一个跟踪系统，也不是一个导航系统。但是作为一个点对点集成有无线通讯能力（无线通信是用来协调测距交通和传播的参照点位置数据）的射频测距设备，它为各种不同定位架构的系统提供了最大的灵活性。测距和通讯模块用来测量以下节点之间的距离： 1. 移动点和移动点(用于传播参照或者协调相对行为，例如编队和跟随) 2. 移动点和参照点（用于精确定位或漂移校正） 3. 参照点和参照点 （用于在设置特设“锚”，也就是参照点时达到额外的高精确度） 4. 移动的参照点和移动的目标（用于自动车辆安全和态势感知 ） 参照节点处于静止状态时较易理解，实际上任何一个具有准确瞬间动态位置的节点都可以用来作为参考节点。例如，GPS卫星就可以作为参照点，但是他们不是静态的。卫星的位置不断被动态更新并且通过无线方式传送给移动的GPS接收器，GPS接收器根据收到的GPS “锚”之间的位置和延时来进行定位。 同样，在一个由测距和通讯模块RCM辅助的定位系统中，任何具有瞬时精确位置的节点都可以作为一个相对于具有不太精确的已知位置的邻居节点的参照点。这种“传播参照点”技术可以扩展跟踪系统的监控范围，但是以传播位置误差为代价。一般来说，系统需要周期性地通过访问一个知道准确位置的临时静态节点来限制传播误差。 因而在一个采用测距和通讯模块的动态或者特设的跟踪系统中，坐标系统通常建立于 1）临时设置的室外GPS增强锚， 2）一个具有准确全局位置的中央车辆或者， 3）一个由精确测距和无线通信增强的移动GPS定位最优组合决定的系统。 在任何情况下，移动节点的位置都不会比参照点的位置更加精确。 测距精度和几何考量 P400测距和通讯模块提供点对点的，精度为几厘米的测距。通过多个移动节点和参照节点之间的距离的测量组合就可以计算一个位置。这种解决方法叫做三边定位（相对于三角定位法中需要测量两个或者多个角度的测量组合进行计算）。
测 量 学 试 题 库 一、填空题 （一）测量学基础知识（1-38题） 1. 地面点到 假定水准面 铅垂距离称为该点的相对高程。 2. 通过 平均 海水面的 水准面 称为大地水准面。 3. 测量工作的基本内容是 高程测量 、 距离测量 、 角度测量 。 4. 地面两点间高程之差，称为该两点间的 高差 。 5. 测量工作的基本原则是 从整体到局部 、 先控制后碎 部 、 前一步测量工作未作检核不进行下一步测量工作 。 6. 直线定向的标准方向有 真子午线方向 、 磁子午线方向 、 坐 标纵轴方向 。 7. 由 坐标纵轴北部 方向顺时针转到测线的水平夹角为直线的坐标方位角。 8. 距离丈量的相对误差的公式为 往返测量值之差的绝对值/往返测量值的平均 值 。 9. 坐标方位角的取值范围是 0°到360° 。 10. 直线的象限角是指直线与标准方向的北端或南端所夹的 锐 角，并要标注所在 象限。 11. 某直线的方位角与该直线的反方位角相差 180° 。 12. 地面点的标志，按保存时间长短可分为 临时性标志 和 永久性标 志 。 13. 闭和水准路线高差闭和差的计算公式为 闭合差=累计高差-（B 点高程-A 点高 程） 。 14. 水准仪的主要轴线有 圆水准器轴 、 仪器竖轴 、 望远镜 视准轴 、 水准管轴 。 15. 一般工程水准测量高程差允许闭和差为 或 。 16. 一测站的高差 ab h 为负值时，表示 A 高， B 低。 17. 水准测量高差闭合的调整方法是将闭合差反其符号,按各测段的___距离_______成比例 分配或按__测站数_______成比例分配。 18. 水准测量的测站校核,一般用______法或______法。 19. 支水准路线,既不是附合路线,也不是闭合路线,要求进行_______测量,才能求出高差闭
逆向工程测量技术研究 引言 数据的获取、测量是逆向工程中的第一个步骤，也是逆向工程测量最关键的技术之一。综合接触式工程测量技术和非接触式工程测量技术的实物数据获取方法，是目前众多逆向工程测量技术中针对大型的、结构复杂的测量对象最具有高效性的一种工程测量方式。这种方法由接触式工程测量技术获取散布在被测物体上或周围的人工标记 点群的三维坐标，再以这些坐标数据作为非接触式工程测量数据拼接的依据，从而获取得到整体测量数据。这种综合方法既具有以往工程测量技术的高效性，又消除了数据拼接时的累积误差。 逆向工程概述 逆向工程，又称反求工程、反向工程，指通过各种测量手段和三维几何建模方法，将已有实物原型转化为计算机上的三维数字模型的过程，是工程测量技术、计算机软硬件技术的综合。近几十年来，随着计算机技术的发展，CAD 技术已经广泛地应用于工程测量工作，但由于多种因素的限制，现实世界中的很多物体形状并不能完全用CAD 设计的方法进行描述。因而，我们提出了逆向工程的概念。这种实物数字化建模的方法如今己经发展为CAD/CAM 中的一个相对独立的范畴，成为复杂工程测量的重要手段之一。 逆向工程测量数据获取技术研究 数据获取是反求工程的关键技术，数据的获取通常是利用一定的测量设备对所测工程进行数据采样，得到的是采样数据点的（x，y，
z）坐标值。数据获取的方法大致分为两类：接触式和非接触式。2.1 接触式工程测量技术接触式工程测量技术是在机械手臂的末端安装探头，通过与工程表面接触来获取表面信息，目前最常用的接触式测量系统是三坐标测量机（CMM）。传统的坐标测量机多采用机械探针等触发式测量头，可通过编程规划扫描路径进行点位测量，每一次获取被测形面上一点的（x，y，z）坐标值，测量速度都很慢。CMM 的优点是测量精度高，对被测工程无特殊要求，对不具有复杂内部型腔、特征几何尺寸繁多、只有少量特征曲面的被测工程，CMM 是一种非常有效可靠的三维数字化手段。它的缺点是不能对软物体进行精密测量价格昂贵，对使用环境要求高；测量速度慢，测量数据密度低，测量过程需人工干预；还需要对测量结果进行探头损伤及探头半径补偿，无法测量小于测头半径的凹面工程，这些不足限制了它在快速反求领域中的应用。 ；。非接触式工程测量技术①激光线结构光扫描测量技术。激光线结构光扫描测量技术是一种基于三角测量原理的主动式结构光编码工程测量技术，亦称为光切法，通过将一线状激光束投射到三维物体上，利用CCD 摄取物面上的二维变形线图像，即可解算出相应的三维坐标每个测量周期可获取一条扫描线，物体的全轮廓测量是通过多轴可控机械运动辅助实现的。这类设备的扫描速度可达15000 点/秒，测量精度在±0.01～±0.1mm 之间，价格适中，对测量工程对象型面的光学特性要求不高。[3]②投影光栅测量技术。投影光栅测量技术是一类主动式全场三角测量技术，通常采用普通白光将正弦光栅或矩形光
《测量学》试题库 一、填空题：（每小题2分，任抽14小题，计28分） 1、测量学是研究地球的形状和大小及确定地面点位置的科学，它的主要内容包括测定和测设两部分。 2、地形测量学是研究测绘地形图的科学，它的研究对象是地球表面。 3、目前测绘界习惯上将遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）等新技术简称为“3S”技术。 4、铅垂线是测量工作的基准线，大地水准面是测量工作的基准面。 5、人们习惯上将地球椭球体的长半径a和短半径b ，或由一个半径a 和扁率α称为旋转椭球体元素。 6、通过英国格林尼治天文台的子午线，称为首子午线（或起始子午线），垂直于地轴的各平面与地球表面的交线，称为纬线。 7、我国目前采用的平面坐标系为“1980年国家大地坐标系”，高程系统是“1985年国家高程基” 。 8、根据钢尺的零分划位置不同将钢尺分成端点尺和刻线尺。 9、地球表面某点的磁子午线方向和真子午线方向之间的夹角称为磁偏角，某点的真子午线北方向与该点坐标纵线北方向之间的夹角，称为子午线收敛角。 10、由标准方向的北端顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角，直线与标准方向线所夹的锐角称为象限角。 11、方位角的变化范围是0°~360°，而象限角的取值范围为0°~90°。 12、两点间的高程差称为高差，水准测量时高差等于后视读数减去前视读数。 13、水准仪上的水准器是用来指示视准轴是否水平或仪器竖轴是否竖直的装置。通过水准管零点作水准管圆弧的切线，称为水准管轴。 14、在水准仪粗略整平中，左手拇指旋转脚螺旋的运动方向就是气泡移动的方向。 15、水准测量的测站检核通常采用变更仪器高法或双面尺法。 16、水准测量的实测高差与其理论值往往不相符，其差值称为水准路线的闭合差。 17、6＂级光学经纬仪的读数装置常见的有两种，一种是单平板玻璃测微器，另一种是测微尺。 18、水准测量时前后视距大致相等主要是消除端点尺与刻线尺不平行而引起的误差。 19、经纬仪的安置主要包括对中和敕平两方面。 20、三角高程测量中所讲的“两差”改正指球差和气差两项改正。 21、通常把外界环境、测量仪器和观测者的技术水平三方面综合起来称为观测条件。 22、测量误差按其对测量结果影响的性质，可分为系统误差和偶然误差。 23、系统误差具有明显的规律性和累积性，对测量结果影响很大。 24、测量上所讲的精度是指误差分布的密集或离散程度。 25、测量上将阐述观测值中误差与函数中误差之间数学关系的定律，称为误差传播定律。 26、对某量进行了n次同精度观测，其算术平均值的精度比各观测值的精度提高 了倍。 、在测区内，选取若干个控制点组成一定的几何图形，形成测区的骨架，称为控制网。 28、国家测量控制网可分为平面控制网和高程控制网。 29、国家平面控制网按其精度可分为一、二、三、四四个等级。 30、在小地区控制测量时，导线的常见布设形式有闭全导线、附合导线和支导线等。
地下管线跟踪测量技术服务合同 合同编号： （本合同适用范围包括对埋设于市政道路、郊县公路及规划道路内的电力、信息、给水、排水、燃气以及热力、气体、油料、化工物料等特种管线以及过路构筑物、综合管沟等的跟踪测量技术服务。本合同所指甲方为管线工程建设单位，乙方为具有地下管线测量业务范围的 测绘资质单位。） 甲方（委托方，管线工程建设单位） 乙方（受托方，具有地下管线测量业务范围的测绘资质单位） 根据《中华人民共和国合同法》、《中华人民共和国测绘法》以及其他有关法律法规的规定，遵循平等、自愿、公平和诚实信用的原则，甲、乙双方就地下管线跟踪测量技术服务事项协商一致，签订本合同。 第一条工程概况 工程编号：。 工程名称：。 建设单位：。 施工单位：。
工程执照编号：。 工程所属区县：。 第二条合同标的 1．跟踪测量技术服务范围： 。 2．跟踪测量技术服务内容： （1）管线类别（请在选择项中打“√”） □电力□信息□给水□排水□燃气□特种 □其他：。 （2）管线长度：米，根/孔数：。 第三条跟踪测量技术服务标准 双方约定跟踪测量技术服务的标准按下列第项执行。 1．1:500、l:1000、1:2000地形图图式（GB/T7929） 2．城市地下管线探测技术规程（CJJ61） 3．城市测量规范（CJJ/T8） 4．地下管线测绘规范（DG/TJ08-85） 5．1:500、1:1000、1:2000数字地形测量规范（DG/TJ08-86）6．《XX市地下管线跟踪测量质量监督检查实施办法》 7．其他：。 第四条跟踪测量技术服务期限 跟踪测量技术服务的期限：。 第五条费用核算 测量费用总计人民币（大写）为元（见附件1）。 第六条支付方式
《光电测量技术》课程读书报告 光电经纬仪跟踪测量的基本定位技术 院（系）名称：电气工程及自动化学院 专业名称：自动化测试与控制系 学生学号： 学生姓名： 指导教师： 哈尔滨工业大学 2016年11月
光电经纬仪跟踪测量的基本定位技术 目录 第1章绪论............................................................................................ 错误！未定义书签。 1.1课题背景及研究意义 (1) 1.2国内外光电经纬仪技术的研究现状 (1) 1.3光电经纬仪测速方法和应用现状 (3) 1.4报告主要研究内容及结构安排 (4) 1.5本章小结 (5) 第2章跟踪测量理论基础.................................................................... 错误！未定义书签。 2.1常用坐标系及坐标转换 (6) 2.1.1地心坐标系 (6) 2.1.2跑道坐标系 (7) 2.1.3测量坐标系 (7) 2.1.4辅助坐标系 (8) 2.2直角坐标系之间的转换 (8) 2.3目标空间定位方法 (9) 2.3.1单站定位 (9) 2.3.2双站交会定位 (10) 2.3.3纯测距信息定位 (11) 2.4本章小结 (11) 第3章光电跟踪测量............................................................................ 错误！未定义书签。 3.1激光测距仪 (12) 3.2单站双站综合测量 (13) 3.3本章小结 (14) 参考文献.................................................................................................. 错误！未定义书签。
时域测量与频域测量 测量被测物件在不同时间的特性，即把它看成是一个时间的函数f(t)来测量，称为时域测量。例如，对图中a的信号f(t)可以用示波器显示并测量它的幅度、宽度、上升和下降时间等参数。把信号f(t)输入一个网络，测量出其输出信号f(t)，与输入相比较而求得网络的传递函数h(t)。这些都属於时域测量。 对同一个被测物件，也可以测量它在不同频率时的特性，亦即把它看成是一个频率的函数S(ω)来测量，这称为频域测量。例如，对信号f(t)可以用频谱分析仪显示并测量它在不同频率的功率分布谱S(ω)，如图b。把这个信号输入一个网络,测量出其输出频谱S′(ω)，与输入相比较而求得网络的频率回应G（ω）。这些都属於频域测量。用一个频率可变的正弦（单频）信号作输入，测量出在不同频率时网络输出与输入功率之比，也得到G(ω)。这仍然是频域测量。 时域与频域过程或回应，在数学上彼此是一对相互的傅里叶变换关系，这里*表示卷积。时域测量与频域测量互相之间有唯一的对应关系。在这一个域进行测量，通过换算可求得另一个域的结果。在实际测量中，两种方法各有其适用范围和相应的测量仪器。示波器是时域测量常用的仪器，便於测量信号波形参数、相位关系和时间关系等。频谱分析仪是频域测量常用的仪器，便於测量频谱、谐波、失真、交调等。 1.最简单的解释 频域就是频率域，平常我们用的是时域，是和时间有关的，这里只和频率有关，是时间域的倒数。时域中，X轴是时间，频域中是频率。频域分析就是分析它的频率特性！ 2. 图像处理中： 空间域，频域，变换域，压缩域等概念！只是说要将图像变换到另一种域中，然後有利於进行处理和计算比如说：图像经过一定的变换（Fourier变换，离散yuxua DCT 变换），图像的频谱函数统计特性：图像的大部分能量集中在低，中频，高频部分的分量很弱，仅仅体现了图像的某些细节。 2.离散傅立叶变换 一般有离散傅立叶变换和其逆变换 3.DCT变换 示波器用来看时域内容，频普仪用来看频域内容！！！ 时域是信号在时间轴随时间变化的总体概括。频域是把时域波形的运算式做傅立叶变化得到复频域的运算式，所画出的波形就是频谱图。是描述频率变化和幅度变化的关系。时域做频谱分析变换到频域;空间域做频谱分析变换到波数域;信号通过系统，在时域中表现为卷积，而在频域中表现为相乘。无论是傅立叶变换还是小波变换，其实质都是一样的，既：将信号在时间域和频率域之间相互转换，从看似复杂的资料中找出一些直观的资讯，再对它进行分析。由於信号往往在频域比有在时域更加简单和直观的特性，所以，大部分信号分析的工作是在频域中进行的。音乐——其实就是时/频分析的一个极好例子，乐谱就是音乐在频域的信号分布，而音乐就是将乐谱变换到时域之後的函数。从音乐到乐谱，是一次傅立叶或小波变换；从
问答题 1、简述高斯投影的特点： 答：a）等角投影，投影后形状不变；b）中央子午线投影后为直线且长度不变形，其余子午线投影均为凹向中央子午线的对称曲线；c）赤道投影为直线，长度变形，并与中央子午线垂直，其余纬线的投影均为凹向赤道的对称曲线。 3、简述水准仪的使用方法 1）安置：安置三脚架，放置水准仪 2）粗平：借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而视准轴粗略水平。 3）瞄准：瞄准水准尺，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰4）精平：调节微倾螺旋，使气泡两端的像吻合，使水准仪的视准轴精确水平 5）读数：十字丝的中丝在尺上读数 4、何谓视差？产生视差的原因是什么？视差应如何消除？ 由于物镜调焦不完善，导致目标实像与十字丝平面不完全重合出现相对移动现象，称为视差。其原因由于物镜调焦不完善，使目标实像不完全成像在十字丝平面上。在目镜端观测者眼睛略作上下移动，如发现目标也随之相对移动，即表示有视差存在。再仔细进行物镜调焦，知道成像稳定清晰 5、何谓竖盘指标差？如何计算竖盘指标差？如何消除竖盘指标差？ 竖盘指标差是竖盘水准管气泡居中时，读数指标线与铅垂线的夹角 X=1\2［(L+R)-360］ L为盘左读数 R为盘右读数 采用盘左、盘右两次读数而求得竖角，可消除指标差的影响 7、什么叫高斯投影？高斯平面直角坐标系是怎样建立的? 假想将一个横椭圆柱体套在椭球外，使横椭圆柱的轴心通过椭球中心，并与椭球面上某投影带的中央子午线相切，将中央子午线附近（即东西边缘子午线范围）椭球面上的点投影到横椭圆柱面上，然后顺着过南北极母线将椭圆柱面展开为平面，这个平面称为高斯投影平面。所以该投影是正形投影。在高斯投影平面上，中央子午线投影后为X轴，赤道投影为Y轴，两轴交点为坐标原点，构成分带的独立的高斯平面直角坐标系统。 8、闭合导线的计算步骤？ 1）绘制计算草图，在表内填写已知数据和观测数据； 2）角度闭合差的计算与调整； 3）各边方向角的推算； 4）计算坐标增量； 5）坐标增量闭合差的计算与调整； 6）推算各点坐标。 10、试述测回法水平角观测操作步骤、记录计算 1) 安置仪器于测站点，对中、整平，在A、B两点设置目标标志(如竖立测钎或花杆)。 2) 将竖盘位于望远镜的盘左位置，先瞄准左目标A，水平度盘读数为La，记录到记录表相应栏内，接着松开照准部水平制动螺旋，顺时针旋转照准部瞄准右目标B，水平度盘读数为Lb，记录到记录表相应栏内。以上称为上半测回，其盘左位置角值为： B左=Lb-La 3) 倒转望远镜，使竖盘位于望远镜盘右位置，先瞄准右目标B，水平度盘读数为Rb，记录到记录表相应栏内；接着松开照准部水平制动螺旋，转动照准部，同法瞄准左目标A，水平度盘读数为Ra，记录到记录表相应栏内。以上称为下半测回，其盘右位置角值为：B右=Rb-Ra。上半测回和下半测回构成一测回。 4) B右-B左≤40 ，认为观测合格，取上下半测回角度的平均值作为一测回的角值，B=1/2(B右+B左)