基于的汽车转向柱护套反求设计

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1、万方数据2007年10月第35卷第10期机床与液压MACHIⅣE1I)0L＆HYDRAUUCS0ct．2007V01．35N仉10基于3Dss的汽车转向柱护套反求设计赵天婵，冯俊，杨峥(江汉大学机电学院，武汉430056)摘要：以汽车转向柱护套的反求设计为例，利用三维光学扫描仪采集点云数据．对来点数据的处理包括数据精简、多边形化处理等方法进行了探讨．并重点介绍了在lma舻ware软件中进行点五补缺、构建曲线与曲虚『及曲向光顺性检测的过程。关饕词：三维光学扣描仪；反求设计；点云中圈分类号：THl32．47；TP391．7文献标识码：A文章编号：1001—388l(2007)10—15

2、8—3IlIve璐eDesignofAutoSteeringPoleEnVelopesBased伽3DSSZIIA0Tianchan，FENCJun，YANCZheng(ElectmmechanicalSchool，Jian异hanUnive肼itv，Wuh粕430056，China)Abs仃act：Bytaking山ein"瑁edesigll0fautoste㈣gpdeenvelo昨asan舢mpk，the3D叩血a】姗唧waspres肌teI

3、t0coUectthedataofpomtnloud．rhdat8pm㈣l“g，jncludi嘴thedataI刊u川0nandsca”

4、p0Jy舻而zallonwasstudied．Thapplication0fIma萨wa陀Bonwarewasempha8izedfurthe龄pmendi“gofcloudpo上Ⅱb，卸dforth咖stⅢcti“gand蹦一”g0fcuw曲andsu—acesiniⅢr鸵Engine州”gK唧r出：3D0pL沁alsc丑Ⅱne‘；IⅢ胱山si口；P0jntcI叫d反求设计是随着计算机技术的发展、成熟以及数据测量技术的进步而迅速发展起来的一门新兴科学与技术。它的出现，改变了原来cAD系统中从图纸到实物的设计模式．为产品的开发以及快速原型化设计提供了一条新的途径。在其中曲线、曲面重

5、构是反求设计中要解决的两个重要问题”““，它包括数据的测量、数据的处理及数据的转换，构建(：AD模型““”1。下面以汽车转向柱护套零件为例，说明反求设计的步骤。1零件的型体分析及扫描设备汽车转向柱护套零件为汽车内饰件，由于该零件的外形}}Ij面复杂，壁厚较薄，受力易变形，并且没有合适的固定点，如果采用三坐标测量机做接触式测量，将会遇到一些不能克服的问题，很难完成测量。因此，这类零件宜采用{仁接触测量，采用三维激光学扫描仪或三维光学扫描仪将是一种很好的选择。非接触三维测量方法不仅能解决以上问题，最为重要的是，由于设备操作简便，使用软件具有自动参考点拼合功能，可以有效减少人为误差，产品

6、表面数据精度高；同时，采集数据的速度很快，大大缩短了零件数字化时间。正是由于非接触三维测量方法的省时省力，所以近年来发展迅猛。奉文介绍了一种采用3Dss便携式三维光学扫描仪采集原始数据，在逆向软件Imagewa”中蕈构汽车转向柱护套零件的方法。3DsS(nreeD；m鲫tionalsensi“Esystem)是一种高速高精度的三维扫描测量设备．采用先进的结构光非接触照相测鼍原理。其摹本原理：采用一种结合结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维非接触式测量技术。采用这种测量原理，可以对物体进行照相测量．即：一次拍照便可获得特定视野范围内物体的三维信息。测量时光栅投影装置投影

7、数幅特定编码的结构光到待测物体上，成一定夹角的两个摄像头同步采得相应图象，然后对图象进行解码和相位计算，并利用匹配图l汽车转向柱护套零件技术、三角形测量原理，的三维光学扫描点云解箅出两个摄像机公共视区内像素点的三维坐标。扫描仪采集汽车转向柱护套零件经过3Dss三维光学的原始点云如图I所示。2数据处理三维光学扫描仪采集到点云数据后，就要根据这些点云数据进行曲而重建。这是反向设计中的另一个核心问题，点6数据的处理好坏是反向设计成功与否的关键。数据处理与曲面重建过程包括：点的精简与光顺处理、点的聚合、数据点的分块、曲线曲面拟合以及实体模捌构造五大部分。由于转向柱护罩的表面不足由一张简单曲

8、面构成，而是由一些初等解析曲面(如平面、圆锥面、球面、圆环面等)及大量自由曲面组成，故实体苇构的首要任务是将测量数据按实物原型的几何特征进行分割成不同的数据块，使得位于同一数据块内的数据点可以一张特定的曲面来表示，然后针对不同数据块采用不同的曲面建构方案(如初等解析曲面、万方数据第10期赵天婵等：基于3Dss的汽车转向柱护套反求设计B．spline曲面、Be五er曲面、NuRBs睦面等)进行曲面重建，最后，将这些曲面块拼接成实体，它包括点集分割与曲面重建两部分。根据点