我們是專業從事模具測繪與檢測,激光抄數等的服務公司,公司擁有激光抄數機,多功能復合三坐標測量儀,CCD,投影儀,柔性關機臂測量機等先進設備及一批資深經驗豐富的測繪工程師竭誠為您服務,承接各種汽車零部件、家用電器、精加工產品的掃瞄,航天電子配件、精密模具等(同軸度,同心度等行為公差);產品全檢;批量抽檢;檢測報告。
在實物反求工程中,為實現對像數字化,必須利用相應的測量或掃瞄設備對產品三維實物模型進行測量或掃瞄,以獲得實物模型的空間拓撲離散點數據點雲。因此,點雲數據採集是實物反求時首先必須完成的工作。在各種實物測量技術中,近年來出現的光學掃瞄點雲數據採集技術具有測量效率高、數據完整性好、適用範圍廣、可採集數據範圍寬(從數毫米至數十米)等諸多優點。
近年來,國內不少高校和科研院所對實物反求技術進行了大量研究和開發,並在一些關鍵技術上有所突破。通過自主開發和技術合作,國內在接觸式測量技術及設備的開發與應用上已日趨成熟。但對於非接觸測量的光學掃瞄點雲數據採集技術,目前還很少見到有國內研製開發的成熟產品及其在汽車、模具等行業成功應用的公開報道。為促進對光學掃瞄點雲數據採集及處理技術的研究與開發,並提供對外技術服務,我校引進了國外某公司生產的流動式光學掃瞄設備。在設備使用過程中,經常因操作失誤、調整不當等原因造成測量誤差過大的問題。為了透徹消化國外引進技術,筆者結合工作實踐對此進行了研究和分析,並提出了相應的解決方案。
2 測量誤差主要表現形式
(1)採集數據缺失或數據密度達不到要求。用這種不完整的數據進行點雲擬合,誤差較大,難以達到要求的測量精度。
(2)對同一表面的數據採集結果表現為多層點雲。這種情況往往出現於被測對像為大型工件或工件為透明物體時。
(3)單幅採集數據不準確,影響整體測量精度。
(4)累積誤差過大,使測量結果出現明顯偏差。
(5)點雲拼接錯誤,導致較大測量誤差。
(6)測量結果中粗大點(噪音)數據過多。
3 誤差原因分析及提高精度的對策
筆者結合實際工作經驗,通過測試分析,將產生較大測量誤差的主要原因歸納為:標定不當、標尺使用不當;測頭鏡頭組合選擇不當;測量順序不當;測量策略選擇不當;工件表面標誌點安放不當;測量過程中操作不當;工件被測表面預處理不當;後處理不當;測量環境選擇不當等。
掃瞄測量頭(測頭)由光源、CCD攝像機及相應的鏡頭組構成。在進行點雲數據採集之前,首先需要對測頭進行初始化,主要內容包括:
1根據被測對象的大小、表面特徵的多少及其複雜程度選擇不同的鏡頭組合;
2根據測量現場條件、被測對象的表面形態及表面處理情況確定主光源的光強;
3根據系統標準工作流程對所選定的鏡頭組合進行標定,使標定精度值≤0.020;
實物反求技術在新產品設計、產品改型設計、模具製造等方面正發揮著越來越重要的作用,在汽車製造、航空航天、機床工具、國防軍工、電子、模具等領域的應用日趨廣泛。但目前國內對相關技術的研究還比較滯後,相關的技術裝備還主要依賴進口。因此,研究和開發具有我國自主知識產權的實物反求技術及設備,並盡快實現商品化應用,是該領域的當務之急。本文對光學掃瞄點雲數據採集系統實際應用中的精度影響因素進行了分析,並提出了相應對策,希望能對提高相關測量設備的應用水平有所幫助,同時也可為實物反求技術的研究提供一些可資借鑒的實際經驗,促進我國反求工程技術開發、應用水平的不斷提高。
反求工程(或稱逆向工程)是一門發展迅速的新興技術。實物反求技術被用於基於已有產品實物的產品再設計,或對一些無法用數字化手段直接表述和設計、而只能以實物形式表達的產品模型(如油泥模型)進行數字化轉換,以實施對這些產品的數字化設計與製造。例如,在對飛機、導彈等飛行器的外型進行空氣動力學設計時,完全基於實驗優化得到的實物模型無法直接用現有的CAD/CAM系統進行建模表述,因此,為了實現這些飛行器的數字化設計與製造,就必須利用實物反求工程中的點雲數據採集技術將實物模型轉換為CAD模型。目前,實物反求技術已在新產品設計、產品維修、產品在線檢測等方面得到了廣泛應用。
產品逆向設計是融合科學技術與文化藝術的邊緣學科,它通過市場調查與分析,確定市場定位與設計基礎,在大量思考和創造活動後,有目的的深入發展和完善,設計出時代感、形象感、個性化的產品。
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