■记者团 李秋荣
日前，我校材料学院快速制造中心吸引了众多重工企业的目光，他们感兴趣的是史玉升教授团队研发的“组合式大尺寸空间精密三维测量系统”，这一发明不久前在第40届日内瓦国际发明展上获得金奖。
据了解，飞机、船舶等大型物体在设计和制造过程中需要对其外表面进行快速而精密的三维数据测量，目前国内外使用最广泛的是面扫描三维测量设备加上摄影测量系统的三维测量方法，但其有两个缺陷：一是需要在被测物体上贴大量的标志点，耗费时间长；二是当测量物体尺寸大到十几米以上时，累计测量误差会增大，从而导致整体测量精度明显降低。
针对这两个缺陷，快速制造中心研发出了“组合式大尺寸空间精密三维测量系统”。发明者之一李中伟博士介绍说，这是运用他们提出的外部参数标定算法和开发的数据拼合软件，将面扫描三维测量技术和室内GPS技术有机结合，形成的一种新的测量方法，其设备包括面扫描三维测量设备（测量终端）及室内GPS跟踪定位系统。
在测量大型物体时，使用面扫描三维测量设备快速测量被测物体局部的细节三维信息；同时由室内GPS跟踪定位系统的四个红外激光发射器，实时跟踪定位出固定在测量终端上的多个（至少3个）传感器在整个测量空间的坐标；然后根据预先标定出的系统外部参数，把测量终端每次测量的数据自动拼合在一个统一的世界坐标系下面，从而可以精确地获得整个物体的三维数据。此方法不仅可以省去在物体上贴标志点的环节，而且可以支持多台设备同时测量，这大大提升了测量的速度和精度，效率提高了三到五倍以上。
据李中伟介绍，早在2007年，快速制造中心对传统的面扫描三维测量设备进行了改良，研发了PowerScan系列面扫描三维测量技术及设备，使其1.5秒可测130万个点云数据，而传统测量方法则需5秒左右。
改良后的测量设备虽然已经能够满足绝大部分工业的应用需求，但为了在大尺寸物体测量方面有所突破，2008年，快速制造中心开始寻找适合与测量终端结合的大尺寸跟踪定位系统，调研时他们发现当测量空间超过30米时，室内GPS跟踪定位系统是所有的同类系统中精度最高的，而且它可同时追踪多个传感器，这要是能与测量终端结合，效率可成倍增加，精度也可得到保证。
此后，快速制造中心又提出了外部参数标定算法并开发了专业的数据拼合软件，今年年初他们成功地将测量终端和室内GPS跟踪定位系统有机结合起来，形成了“组合式大尺寸空间精密三维测量系统”。在实际运用过程中，该系统将测量2.5米长的风力发电叶片的时间由传统方法的半个小时以上缩短至十分钟左右，适用于飞机、船舶、风力发电叶片等大型物体的三维测量，目前已在国内外多家单位使用。
值得一提的是，快速制造中心研发的面结构光三维测量设备（测量终端）曾获2011年度教育部科技进步一等奖。其在2011年8月顺利通过了教育部组织的科技成果鉴定，包括国内知名的测试计量技术及仪器专家叶声华院士在内的鉴定委员们一致认为：该项成果创新性强，所研发的系列面结构光三维测量设备在总体性能指标上达到同类设备的国际先进水平，推动了我国面结构光三维测量技术和设备的发展。
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