譚鐵君 尹 緣 錢 可 楊 佳

（1 西南政法大學(xué)刑事偵查學(xué)院 重慶 401120；2 重慶高校刑事科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶 401120）

1 引言

在盜竊、爆炸、破壞交通設(shè)施等各類案件現(xiàn)場(chǎng)中，鉗剪痕跡的出現(xiàn)率均較高，利用其分析鉗具種類、認(rèn)定作案工具，對(duì)于案件偵破具有重要意義。鉗具的剪切刃是由高強(qiáng)度的工具鋼通過(guò)特定機(jī)具加工、打磨而形成，工具刃部結(jié)構(gòu)和特征均具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性[1]。鉗具的生產(chǎn)廠家眾多，因每個(gè)廠家鉗具的加工工藝及加工精度不同，其生產(chǎn)的不同品牌鉗具的刃部結(jié)構(gòu)和特征均存在一定差異，且同一個(gè)廠家不同批次生產(chǎn)的同類工具的刃部結(jié)構(gòu)和特征也會(huì)存在細(xì)微差異，這些差異為分析鉗具種類、認(rèn)定作案工具提供了條件[2]。鉗類工具剪切客體后所形成的斷頭峰角特征非常明顯，這對(duì)于識(shí)別鉗具種類具有重要的意義[3]。隨著圖像信息采集技術(shù)、激光掃描技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，痕跡檢驗(yàn)方法也逐漸由傳統(tǒng)的二維信息檢驗(yàn)向三維信息檢驗(yàn)轉(zhuǎn)變。諸如3D建模技術(shù)、3D打印技術(shù)、3D顯微鏡技術(shù)等已經(jīng)逐漸在痕跡檢驗(yàn)中得到應(yīng)用[4-7]，這些用于痕跡幾何形態(tài)參數(shù)測(cè)量的新技術(shù)方法可以提高測(cè)量精度和檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

基于3D技術(shù)進(jìn)行痕跡物證檢驗(yàn)的技術(shù)方法很多，其中最簡(jiǎn)便的方法是先通過(guò)三維掃描技術(shù)建模，而后利用3D打印機(jī)將所建的三維模型打印出來(lái)，并在打印出來(lái)的三維模型上進(jìn)行特征的測(cè)量和比對(duì)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)較多，如不損害檢材、可實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢驗(yàn)，可對(duì)復(fù)制出來(lái)的3D打印模型進(jìn)行全方位的多次檢驗(yàn)等。但這種方法最大的缺點(diǎn)是3D打印成本很高，若檢材較多，制作多個(gè)3D打印模型的費(fèi)用比較昂貴。此外，受3D設(shè)備打印精度的限制，打印出來(lái)的模型對(duì)細(xì)微痕跡特征的反映性不是很好，不利于細(xì)微痕跡特征的比對(duì)和檢驗(yàn)。另一種常見(jiàn)方法是借助3D顯微鏡進(jìn)行檢驗(yàn)，該方法使用三維立體光學(xué)顯微鏡來(lái)提取痕跡三維立體影像，進(jìn)行細(xì)微特征的觀測(cè)，并利用系統(tǒng)自帶的軟件測(cè)量功能進(jìn)行比對(duì)檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)痕跡的定量化檢驗(yàn)。基于對(duì)上述技術(shù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)分析，本文考慮借助GOM藍(lán)光三維掃描測(cè)量系統(tǒng)對(duì)鉗具的咬合角參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與量化分析，探索基于3D技術(shù)的痕跡定量化檢驗(yàn)技術(shù)方法，進(jìn)而推動(dòng)3D技術(shù)在痕跡檢驗(yàn)領(lǐng)域的應(yīng)用。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 器材

2.1.1 GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)

GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)硬件平臺(tái)主要包括：GOM藍(lán)光三維掃描儀、T5820工作站、ROT350自動(dòng)轉(zhuǎn)盤。GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)軟件平臺(tái)為德國(guó)GOM公司自主研制的ATOS Scan software軟件，包括ATOS Professional 2020和ATOS Inspect Suite 2020。此軟件專為GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大。GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量頭為ATOS CORE 80鏡頭，掃描點(diǎn)距≤0.025mm，整體掃描精度≤0.01mm，單次掃描工件范圍≤120mm，單次投影范圍≤80×60mm。GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的原理為先發(fā)射特定波長(zhǎng)的藍(lán)光，使其照射在被掃描物體上，物體反射后在特定儀器中成像，如圖1所示。

圖1 GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)

GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)ATOS CORE 80鏡頭分為3個(gè)主要組成部分：左側(cè)相機(jī)、右側(cè)相機(jī)和中間的投影頭。在左右相機(jī)視角形成夾角處，以測(cè)量頭到夾角的距離為基礎(chǔ)，確定一個(gè)三維空間，這個(gè)區(qū)域被稱為“測(cè)量體積”。測(cè)量頭投射光線到測(cè)量物上，左右兩個(gè)相機(jī)將記錄投射過(guò)程。采集被測(cè)物體表面各個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并通過(guò)表面重建在計(jì)算機(jī)上重建目標(biāo)三維模型。測(cè)量獲得的三維數(shù)據(jù)信息涵蓋的是測(cè)量頭可見(jiàn)區(qū)域，為了攝取整個(gè)物體，需要從不同位置、角度，多次掃描該物體。如果再次測(cè)量時(shí)未正確定位信息，就需要通過(guò)粘貼參考點(diǎn)，把每次掃描數(shù)據(jù)自動(dòng)組合到同一公共坐標(biāo)系里。一旦完成一次測(cè)量，GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)會(huì)確定出參考點(diǎn)在三維空間的位置，并且確定參考點(diǎn)間的距離，形成一個(gè)參考點(diǎn)圖。通過(guò)識(shí)別參考點(diǎn)圖，GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)可以根據(jù)與測(cè)量物位置間的相互關(guān)系判斷它在三維空間里的位置。要確定測(cè)量頭位置，測(cè)量頭的兩個(gè)相機(jī)必須可以同時(shí)攝取至少三個(gè)參考點(diǎn)。由于GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)掌握測(cè)量頭的測(cè)量位置，也就知道如何歸類掃描數(shù)據(jù)，這一切都由軟件自動(dòng)完成。也就是說(shuō)，只要粘貼參考點(diǎn)，重復(fù)掃描過(guò)程，即可完整攝取整個(gè)物體。該設(shè)備采集的數(shù)據(jù)精度極高，掃描效果好，能夠采集痕跡的細(xì)微紋理結(jié)構(gòu)特征。同時(shí)，該設(shè)備還可以通過(guò)更換更小的“測(cè)量”鏡頭，獲得更高精度的三維數(shù)據(jù)，采集精度可以達(dá)到微米級(jí)。當(dāng)然，采集的精度越高，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量也就越大。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)工具及痕跡樣本

本次研究抽樣選取了較常見(jiàn)的鉗、剪類工具，共計(jì)22把。不同品牌、種類的工具共計(jì)11種，編號(hào)分別為1-13號(hào)，工具品牌及類型包括鑫旺達(dá)牌YQ-12A型液壓鉗、漢邦牌斜口鉗、鋼龍牌鋼絲鉗（10把）等。其中，5號(hào)、7號(hào)工具是同品牌、同批次生產(chǎn)的漢邦牌斜口鉗。9號(hào)工具為同品牌、同批次生產(chǎn)的鋼龍牌鋼絲鉗（10把），編號(hào)分別為9-1～9-10，見(jiàn)圖2所示。用上述工具剪切鉛絲、銅絲制備斷頭痕跡樣本，將痕跡樣本編號(hào)，以備后期三維模型數(shù)據(jù)采集和軟件測(cè)量分析。其中，編號(hào)為1、2、3、12、13號(hào)的痕跡樣本為工具剪切銅絲制備，其余樣本為工具剪切鉛絲制備。所有樣本痕跡的剪切方式均為正交直剪，鉛絲與銅絲直徑均為4mm，如圖3所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)鉗具及其編號(hào)

圖3 部分剪切斷頭痕跡樣本

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 3D模型數(shù)據(jù)的采集方法

先將設(shè)備專用標(biāo)志點(diǎn)貼于鉗具刃部或斷頭痕跡樣本檢測(cè)部位的外圍（非角度數(shù)據(jù)采集區(qū)），而后開(kāi)啟GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱完畢之后，將鉗具刃部或斷頭痕跡樣本放置于ROT350自動(dòng)轉(zhuǎn)盤上。調(diào)整好掃描儀探測(cè)頭的高度和角度，使得鉗具刃部或斷頭痕跡樣本位于GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)掃描框之內(nèi)，并使十字準(zhǔn)心對(duì)準(zhǔn)測(cè)量樣本。在室溫13℃條件下進(jìn)行掃描，設(shè)定旋轉(zhuǎn)掃描次數(shù)為10次，因?yàn)樾D(zhuǎn)次數(shù)越多，所得到的模型對(duì)原物的反應(yīng)性越好。測(cè)量時(shí)還需要注意，不要觸碰桌面或者在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)走動(dòng)，因?yàn)檎饎?dòng)會(huì)干擾測(cè)量，甚至使測(cè)量無(wú)法進(jìn)行。

測(cè)量結(jié)束后，得到一個(gè)初步擬合的3D模型。隨后，需要點(diǎn)擊軟件上面的數(shù)據(jù)優(yōu)化按鈕進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化，并構(gòu)建優(yōu)化后的3D模型。這一操作步驟的目的是為了讓擬合的模型更加精確地反映原物。之后導(dǎo)出數(shù)據(jù)，輸出為STL文件，命名為與樣本相對(duì)應(yīng)的名字，置于單獨(dú)的樣本模型文件夾，方便后續(xù)測(cè)量及數(shù)據(jù)分析。主要操作如圖4所示。

圖4 工具及剪切斷頭樣本的三維模型采集方法

2.2.2 工具咬合角和剪切斷頭峰角的測(cè)量方法

首先，利用GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)自帶的ATOS Inspect Suite 2020軟件打開(kāi)上述的STL數(shù)據(jù)文件，在打開(kāi)的窗口界面，可以調(diào)整3D模型的大小和方向。隨后，依次點(diǎn)擊軟件界面菜單欄中的構(gòu)造、平面、擬合平面。根據(jù)軟件提示的操作鍵位，利用“在曲面選擇/取消曲面選擇”功能，選取工具刃側(cè)平面的擬合平面。需要注意的是，在創(chuàng)建擬合平面的時(shí)候，需要使擬合平面與刃側(cè)平面貼合，才能保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量的精準(zhǔn)性。實(shí)驗(yàn)中所選取的剪切刃側(cè)平面位于工具留痕部位，即剪切樣本斷頭所對(duì)應(yīng)的部位。之后依次點(diǎn)擊GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)軟件界面菜單欄中的構(gòu)造、角度、兩方向，利用刃側(cè)平面的兩個(gè)擬合平面來(lái)測(cè)量刃側(cè)平面夾角（咬合角）。工具剪切斷頭痕跡樣本的峰角測(cè)量方法與工具咬合角測(cè)量方法相同，如圖5、圖6所示。

圖5 9-1號(hào)鋼龍牌鋼絲鉗咬合角及其剪切斷頭峰角的測(cè)量

圖6 11種不同品牌、規(guī)格鉗具的咬合角及其剪切端頭峰角的測(cè)量

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將上述方法測(cè)量的鉗具咬合角數(shù)據(jù)和剪切斷頭峰角數(shù)據(jù)列表記錄，并按照對(duì)應(yīng)關(guān)系配對(duì)數(shù)據(jù)（將鉗具留痕部位的咬合角數(shù)據(jù)與其剪切斷頭峰角數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)），結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

表1 11種不同品牌、規(guī)格工具咬合角及其剪切斷頭峰角

表2 同品牌、同批次鋼絲鉗咬合角及其剪切斷頭峰角

3 結(jié)果分析與討論

3.1 鉗具咬合角數(shù)據(jù)分析

對(duì)表1、表2的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較后發(fā)現(xiàn)，上述11種鉗具的咬合角分布區(qū)間為[92.23°～140.59°]，這11種鉗具的咬合角大多數(shù)互不相同。10把同品牌、同批次的8寸鋼龍牌鋼絲鉗的咬合角分布區(qū)間為[92.23°～95.89°]，最大值與最小值之差為3.66°，數(shù)據(jù)比較集中，相互之間差異較小。兩把同品牌、同批次的漢邦牌6寸斜口鉗也是如此，咬合角的數(shù)值差異為0.98°，差異更小。可見(jiàn)，同品牌、同批次生產(chǎn)的鉗具咬合角數(shù)值基本穩(wěn)定，所有實(shí)驗(yàn)鉗具咬合角數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布見(jiàn)表3。

表3 鉗具咬合角與剪切斷頭峰角的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2 剪切斷頭峰角數(shù)據(jù)分析

分析比較表1、表2的數(shù)據(jù)還發(fā)現(xiàn)，所有實(shí)驗(yàn)鉗具的咬合角與對(duì)應(yīng)的剪切斷頭峰角并非相等。二者之間存在一定差異，差值的變化區(qū)間為[0.04°～4.57°]。對(duì)口咬合鉗具的咬合角與對(duì)應(yīng)剪切斷頭峰角之間的差異較小，差值區(qū)間為[0.04°～2.6°]，且20把鉗子中的18把鉗子的咬合角數(shù)值小于斷頭峰角，只有9-8和9-10鉗子咬合角略大于剪切斷頭峰角。咬合角與斷頭峰角差值小于2°的數(shù)據(jù)在全部實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的占比為81.82%。兩把錯(cuò)口咬合剪刀（8號(hào)、10號(hào)工具）的咬合角與端頭峰角之間的差值較大，分別為4.29°和4.57°，且剪刀咬合角大于剪切斷頭峰角。

對(duì)表2中差值較大的兩個(gè)工具9-4號(hào)、9-7號(hào)鋼龍牌鋼絲鉗（差值分別為2.48°、2.6°）進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，兩把工具均有偏刃現(xiàn)象，即屬于對(duì)口咬合中的非對(duì)等咬合方式剪切客體材料。由此可見(jiàn)，咬合方式對(duì)斷頭峰角的影響比較大。去除2把剪刀和2把偏刃工具的數(shù)據(jù)，其余鉗具咬合角與對(duì)應(yīng)剪切斷頭峰角的差值均小于2°，而編號(hào)為1、2、3、12、13號(hào)的銅絲斷頭痕跡樣本的差值與鉛絲斷頭痕跡樣本的差值無(wú)明顯差別，見(jiàn)表3所示。表3的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，咬合角與剪切斷頭峰角平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差、標(biāo)準(zhǔn)誤均相近，說(shuō)明峰角的穩(wěn)定性很好，受客體材料、剪切速度等其他因素影響比較小，體現(xiàn)出受鉗具咬合角控制、影響的特點(diǎn)，如圖7所示。

圖7 鉗具咬合角與斷頭峰角配對(duì)數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖（單位為度）

3.3 鉗具咬合角及其剪切斷頭峰角數(shù)據(jù)的成對(duì)比較T檢驗(yàn)分析

為了進(jìn)一步分析比較工具咬合角與對(duì)應(yīng)剪切斷頭峰角之間的關(guān)系，我們將測(cè)量的鉗具咬合角數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的剪切斷頭峰角數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)比較。使用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行成對(duì)比較T檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4所示。

表4 成對(duì)比較的T檢驗(yàn)結(jié)果

成對(duì)比較T檢驗(yàn)的目的在于判斷配對(duì)樣本的總體均值是否存在顯著差異。本次成對(duì)比較T檢驗(yàn)的結(jié)果表明，在0.05的檢驗(yàn)水平下，顯著概率P值為0.361。P值大于檢驗(yàn)水平0.05，說(shuō)明鉗具咬合角數(shù)據(jù)與斷頭峰角數(shù)據(jù)沒(méi)有顯著差異，即鉗具咬合角與斷頭峰角的數(shù)據(jù)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這也說(shuō)明剪切斷頭峰角能夠很好地反映鉗具咬合角。

3.4 鉗具咬合角及其剪切斷頭峰角數(shù)據(jù)的線性回歸分析

為了進(jìn)一步分析鉗具咬合角與剪切斷頭峰角數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，我們又進(jìn)行了兩組數(shù)據(jù)的相關(guān)性檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 兩組數(shù)據(jù)的相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果

相關(guān)檢驗(yàn)的結(jié)果表明，鉗具咬合角與剪切斷頭峰角的相關(guān)系數(shù)為0.994，顯著概率P值為0.000，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于檢驗(yàn)水平0.05。這說(shuō)明兩組數(shù)據(jù)高度且顯著相關(guān)，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

對(duì)鉗具咬合角及其剪切斷頭峰角數(shù)據(jù)進(jìn)行一元線性回歸分析，結(jié)果見(jiàn)表6和表7。由表6可知，回歸分析的顯著性概率值為0.000，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于檢驗(yàn)水平0.05，說(shuō)明本次分析的鉗具咬合角與剪切斷頭峰角數(shù)據(jù)的線性回歸模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且擬合效果很好。表7的結(jié)果表明，回歸系數(shù)為0.958，系數(shù)的顯著概率P值為0.000，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；常數(shù)為4.787，顯著概率P值為0.069，略高于檢驗(yàn)水平0.05，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。由此，采用標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)，得到鉗具咬合角和剪切斷頭峰角的一元線性回歸方程：Y＝0.994X。其中，Y為工具咬合角、X為剪切斷頭峰角。

表6 回歸模型的有效性檢驗(yàn)結(jié)果

表7 兩組數(shù)據(jù)的回歸分析結(jié)果

綜上所述，鉗具咬合角與剪切斷頭峰角的關(guān)系為線性相關(guān)關(guān)系，雖然二者數(shù)據(jù)高度相關(guān)，但并不完全相等。在檢驗(yàn)鑒定中，還不能直接用剪切斷頭峰角數(shù)值代替鉗具咬合角數(shù)值，而需要借助線性回歸方程進(jìn)行換算和修正。使用線性回歸模型，可以使鉗具咬合角的推斷更為精準(zhǔn)。檢驗(yàn)時(shí)，可以將現(xiàn)場(chǎng)上遺留的斷頭峰角與嫌疑鉗具的咬合角進(jìn)行比較，判斷工具是否有形成該痕跡的條件，或利用回歸方程計(jì)算鉗具咬合角大小，依據(jù)已知品牌鉗具咬合角區(qū)間范圍，推斷鉗具品牌。當(dāng)然，檢驗(yàn)中也可以取近似值，用斷頭峰角來(lái)排除角度差異較大的嫌疑工具。

3.5 基于3D技術(shù)檢驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及注意事項(xiàng)

傳統(tǒng)痕跡檢驗(yàn)鑒定技術(shù)方法通常需要檢驗(yàn)痕跡載體原物，檢驗(yàn)時(shí)可能會(huì)對(duì)原始痕跡造成物理性的損傷，這對(duì)后期的復(fù)檢會(huì)產(chǎn)生一定影響。而基于3D技術(shù)的檢驗(yàn)方法是通過(guò)建立原始痕跡的三維模型方式進(jìn)行檢驗(yàn)，所有的檢測(cè)都可以圍繞模型展開(kāi)，不僅不損傷原始痕跡，還可以借助測(cè)量軟件對(duì)痕跡特征進(jìn)行三維觀測(cè)。同時(shí)，GOM Inspect軟件功能強(qiáng)大，不僅可以測(cè)量痕跡的大小、長(zhǎng)度、深度、角度等二維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，還可以測(cè)量截面積、體積、表面積等三維結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)據(jù)，以及多個(gè)特征點(diǎn)之間的空間位置關(guān)系。其三維數(shù)據(jù)的測(cè)量值與原始痕跡一致，精度高、真實(shí)可靠。此外，如果原始痕跡比較深，鑒定人單純依靠目視或顯微鏡觀測(cè)一般很難識(shí)別痕跡底部的結(jié)構(gòu)形態(tài)，但借助GOM Inspect軟件對(duì)原始痕跡的三維模型的橫截面進(jìn)行檢測(cè)，鑒定人可以在計(jì)算機(jī)上觀測(cè)到痕跡底部的角度、形狀、深度、長(zhǎng)寬等信息，這將有助于分析判斷痕跡的形成方式、造痕工具、施力方向、造痕體端部形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等細(xì)節(jié)信息，而這些信息是傳統(tǒng)檢測(cè)方法在無(wú)損條件下無(wú)法獲取的。此外，該技術(shù)法還可以避免因多次制作樣本痕跡而引起嫌疑工具特征變化的問(wèn)題。誠(chéng)然，該方法也存在一定缺點(diǎn)，如費(fèi)用成本較高等。高精度的GOM藍(lán)光三維掃描測(cè)量系統(tǒng)的價(jià)格比較昂貴，而且GOM藍(lán)光三維掃描測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定校準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)采集、測(cè)量對(duì)設(shè)備操作人員的技術(shù)能力要求也較高，所以該技術(shù)方法推廣普及上存在一定困難。

本研究發(fā)現(xiàn)，使用該技術(shù)方法時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：測(cè)量鉗具咬合角以及斷頭峰角時(shí)需要在3D模型上創(chuàng)建擬合平面，并根據(jù)擬合平面來(lái)測(cè)量角度數(shù)據(jù)，因此擬合平面的創(chuàng)建是否準(zhǔn)確會(huì)直接影響所測(cè)角度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。另外，如果所測(cè)物體表面是曲面，建立擬合平面的時(shí)候，需要盡可能地使擬合平面與曲面主要部分重合。選取擬合點(diǎn)的時(shí)候，要盡量使擬合點(diǎn)均勻分布在曲面主體部分，從而使擬合角接近被測(cè)物的角度。切記，選取的擬合平面不能過(guò)小，而且擬合點(diǎn)不能位于物體表面之外，否則測(cè)量誤差會(huì)比較大，難以保證所測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

本研究使用的設(shè)備屬于高精度采集物體三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的儀器,精度為0.018mm。數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，需要監(jiān)測(cè)GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)所在環(huán)境的溫度和濕度，并且要避免被采集客體的移動(dòng)和GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)的震動(dòng)，使環(huán)境因素對(duì)數(shù)據(jù)采集結(jié)果的影響降到最低。例如，在采集數(shù)據(jù)過(guò)程中，需要將客體放置于旋轉(zhuǎn)測(cè)量臺(tái)上，經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)動(dòng)角度后，再靜態(tài)掃描采集數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，有時(shí)難免會(huì)使被采集客體發(fā)生移動(dòng)，雖然依靠軟件自帶算法能夠還原客體的3D模型，但是被采集客體位置一旦發(fā)生移動(dòng)，將可能產(chǎn)生一定程度的誤差。因此，有必要采取橡皮泥固定等方法，防止被測(cè)客體移動(dòng)。同時(shí)，還需要注意震動(dòng)對(duì)3D模型采集的影響。如果在掃描測(cè)量過(guò)程中發(fā)生較大震動(dòng)，GOM藍(lán)光三維掃描量測(cè)系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)檢測(cè)并停止數(shù)據(jù)掃描采集；如果僅僅是微小震動(dòng)，數(shù)據(jù)掃描采集會(huì)繼續(xù)進(jìn)行，但是對(duì)3D模型的構(gòu)建會(huì)有一定影響。所以，在采集數(shù)據(jù)過(guò)程中，應(yīng)盡量減少人員在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的走動(dòng)。

4 結(jié)論

本研究表明，鉗具咬合角與斷頭峰角不相等，但二者存在線性相關(guān)關(guān)系，可以借助線性回歸方程，對(duì)斷頭峰角的數(shù)值進(jìn)行換算和修正后，確定鉗具咬合角。另外，不同種類鉗具的咬合角之間存在較大差異，同品牌同批次鉗具咬合角之間差異較小。檢驗(yàn)中，可以將斷頭峰角作為種類區(qū)分的依據(jù)，當(dāng)二者角度差異超過(guò)5°時(shí)，可排除嫌疑工具。

此外，運(yùn)用3D技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地采集工具刃部及其剪切斷頭的三維模型，基于3D技術(shù)檢測(cè)斷頭峰角及其鉗具咬合角的方法切實(shí)可行。與傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法相比，該技術(shù)方法采集數(shù)據(jù)的精度高、誤差小，可圍繞三維模型展開(kāi)全方位、重復(fù)多次的無(wú)損檢驗(yàn)，且能提升檢驗(yàn)精度，可實(shí)現(xiàn)定量化檢驗(yàn)，并為自動(dòng)化檢驗(yàn)提供了基礎(chǔ)條件，具有明顯優(yōu)勢(shì)。隨著3D技術(shù)成本的降低以及自動(dòng)化程度的提升，基于3D技術(shù)采集和檢驗(yàn)痕跡物證的方法也將得到推廣普及，成為痕跡檢驗(yàn)技術(shù)新的發(fā)展方向。