逆向建模与产品创新设计 第3章　逆向建模点云数据获取

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1、逆向工程建模与产品创新设计３.1接触式测量法３.2非接触式测量法３.3断层数据测量方法３.4测量数据误差分析第三章　逆向建模点云数据获取点云数据获取方法分类3.1接触式测量1机械结构及电子系统已相当成熟，有较高的准确性和可靠性。2接触式测量的探头直接接触工件表面，与工件表面的反射特性、颜色及曲率关系不大。3被测物体固定在三坐标测量机上，并配合测量软件，可快速准确地测量出物体的基本几何形状，如面、圆、圆柱、圆锥、圆球等。接触式测量的优点：三坐标测量机（CMM）CoordinateMeasuringMachine一种高效

2、率的新型精密测量仪器，是一种具有很强柔性的大型精密三坐标测量设备。广泛应用于对各类零件的自动检测和测量。三坐标测量机具有适应性强功能完善等特点。坐标测量原理:将被测物体置于三坐标机的测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，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。三坐标测量机的组成作为一种测量仪器，三坐标测量机需要三个方向的标准器（标尺），利用导轨实现沿相应方向的运动，还需要三维测头对被测量进行探测和瞄准。此外，测量机还具有数据自动处理和自动检测等功能，需要由相应的电气控制系统与计算机软

3、硬件实现。三坐标测量机的组成（1）主机框架结构标尺系统导轨驱动装置平衡部件转台与附件（2）三维测头即三维测量传感器，它可在三个方向上感受瞄准信号和微小位移，以实现瞄准和测微两项功能。（3）电气系统包括电气控制系统、计算机硬件部分、测量机软件、打印和绘图装置三坐标测量仪的测量过程：1、测量前的准备（1）校准探针（2）工件找正2、数据测量规划沿着特征方向走，顺着法向采。（１）规则形状的数据采集规划（２）自由曲面的数据采集规划１、基本测量软件1)运动管理功能：包括运动方式选择、运动进度选择、测量速度选择。2)测头管理功能：

4、包括测头标定、测头校正、自动补偿测头半径和各向偏值、测头保护及测头管理。3)零件管理功能：确定零件坐标系及坐标原点、不同工件坐标系的转换。4)辅助功能：坐标系、地标平面、坐标轴的选择；公制、英制转换及其他各种辅助功能。5)输出管理功能：输出设备选择、输出格式及测量结果类型的选择等。6)几何元素测量功能三坐标测量机软件分类２、专用测量软件：指在基本测量软件平台上开发的针对某种具有特定用途的零部件的测量与评价软件。通常包括：齿轮、螺纹、凸轮、自由曲线、自由曲面等三维激光扫描议－结构形式3.2非接触式测量三维激光扫描议－基

5、本原理三维激光扫描议－特点非接触测量精度10～100um测量速度较快软硬质表面光学阴影限制物体表面颜色、反光性系统校正归零、系统零位设置、校正平行、校正镜头、校正激光、校正Ｒ轴、保存扫描准备工作、设置路径、开始扫描３Ｄ数据处理输出数据、后处理三维激光扫描仪的测量过程231机械结构及电子系统已相当成熟，有较高的准确性和可靠性。接触式测量的探头直接接触工件表面，与工件表面的反射特性、颜色及曲率关系不大。被测物体固定在三坐标测量机上，并配合测量软件，可快速准确地测量出物体的基本几何形状，如面、圆、圆柱、圆锥、圆球等。接触式

6、测量的优点：数据测量的各种方法的比较易受工件表面的反射特性的影响，如颜色、斜率；测量精度较差工件几何外形变化大时成像会失焦，成像模糊；易受环境光线及杂散光影响，故噪声较高，困难；工件表面的粗糙度会影响测量结果对边线处理、凹边处理及不连续形状的处理较困难Text非接触式测量主要缺点测量速度非常快，不必像接触触发探头那样逐点进行测量；不必做探头半径补偿，因为激光光点位置就是工件表面的位置；软工件、薄工件、不可接触的高精密工件可直接测量。123非接触式测量的优点测量方式精度测量速度测量轮廓的复杂程度对材料的限制测量成本三坐

7、标法0.6~30um慢较差有限制较高激光三角法+-5um一般一般无较高结构光法+-1~+-3um快好无一般CT及超声波1mm较慢好不定高各种测量方式比较断层测量－结构形式CGICaptureGeometryInternally工业CTIndustrialComputerizedtomography3.3断层数据测量断层测量－基本原理德国菲尼克斯－X射线工业CT医学用MRI测量机工业CT、核磁共振MRI3.4数据测量的误差分析影响数据测量的误差及精度的因素主要有以下几点：1．物体自身的因素2．标定的因素3．摄像机的分辫

8、率4．可测性的问题5．参考点的误差6．测量探头半径补偿误差小结本章主要对逆向建模过程中点云数据的获取方式进行论述，主要介绍了接触式测量方法和非接触式测量方法。对三坐标测量机类型、结构等进行详细介绍。针对断层扫描方法的特殊性，将其单独成节进行叙述。在学习中，注意各种测量方法的优缺点及应用场合。