基于光栅三维扫描仪的小型产品扫描策略研究.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGINEER基于光栅三维扫描仪的小型产品扫描策略研究杨书婕1，李子峰1。吕元福2(1．黑龙江职业学院，哈尔滨150080；2．中航哈尔滨东安发动机集团，哈尔滨150000)摘要：采用光栅三维扫描仪，针对不同形状的小型产品进行扫描分析，对产品贴点、转台贴点及数控转台自动扫描3种扫描策略进行比较，总结出最佳扫描最佳策略。关键词：光栅扫描仪：产品贴点：转台贴点；数控转台中图分类号：TH74；TB22文献标志码：A文章编号：1002—2333(2016)12一0145—020引言三维扫描技术作为获取空间数据的有效手段，以其快速

2、、精确、无接触测量等优势在众多领域发挥着越来越重要的作用。随着逆向工程技术的快速发展，通过非接触测量获取产品外形数据的三维扫描技术在产品制造中的作用越来越显著，其技术的广泛应用可以极大地提高产品的生产效率，加快工业产品的创新速度。由于外界环境、扫描设备本身以及扫描策略选择不当等因素，扫描获取的点云会存在不同程度的缺陷，以致影响后续的逆向建模精度。为减少人为因素对点云数据采集的影响，应有效采用不同的扫描策略。1三维扫描仪扫描原理概述三维扫描仪器主要有接触式的三坐标测量机、非接触式的激光扫描仪和光栅扫描仪3类。三坐标测量精度较高，适合测量如整车框架类的大尺

3、寸物体，但其扫描速度慢，需要花费较长B,-tl司；激光扫描仪扫描速度快，便携，精度高，可X,／女n建筑物这类的大型物体进行扫描，但其价格较高；本文研究中的扫描设备为拍照式光栅扫描仪，速度快并且操作简单、价格低，获取的点云杂点较少，适合工业小型产品的测量，但其精度一般低于激光扫描仪。2产品贴点的扫描策略要完整扫描一个物体，往往要进行多次、多视角测量，才能获取完整的产品外形点云。光栅扫描仪系统的内置软件，能支持不同的视角拼合。扫描中系统可以利用粘贴的标志点来识别坐标位置，进行自动拼接并自动删除重复数据。产品贴点比较适合剪毛器类的宽厚曲面产品，如图1所示。工

4、件需要多角度的扫描才能将所有特征区域完整呈现，扫描时可以利用扫描软件的标志点自动拼接技术，标志点随机贴在工件上，采用垫块等辅助工具对工件进行空间角度变换。不同空间角度扫描只需彼此之间有3个以上公共点，系统便能自动将所有数据精确地拼接在一起。产品贴点策略如下：1)相邻两次测量之间，最好有4个重合的标记点，才能保证拼合顺利；2)标记点的排列应避免在一条直线上，且不能呈等边或等腰分布；3)标记点之间的距基金项目：2015年黑龙江职业学院重点培育课题(YJP201501)离应该互不相同，高低错开，不能贴成规则点阵分布。3转台贴点的扫描策略转台贴点比较适合安全锤

5、类的较薄的曲面产品，如图2所示。转台贴点仍然是利用扫描软件的多视角拼合技术对片状点云自动进行拼接，与产品贴点不同的是，把协助软件识别坐标的标志点粘贴在转台上，利用转台的旋转变换空间角度实现自动拼合。与产品贴点相比，在转台上贴点不会破坏工件本身的完整性，后续点云不会产生空洞。但转台贴点必须对产品进行两次扫描，然后在geomagicwrap等专业软件中进行点云拼接才可获取完整点云。转台贴点策略如下：1)相邻两次测量之间，至少要有3个重合的标记点，才能保证拼合顺利；2)产品需要固定在转台上，扫描时与转台保持辛11X'／静止；3)转台上的标志点的排列应是随机、

6、无序的，避免出现对称或规则分布；4)产品最好小角度倾斜安放，较易获取完整的点云。4数控转台自动扫描策略数控转台自动扫描与前两种策略不同，不是利用标志点协助数据拼合，而是预先设定每次拍摄时自动转台的旋转角度，利用角度坐标对点云进行拼合，如图3所示。数控转台的操作简单，但测量时会更多地受到转台大小和旋转精度的限制。采用数控转台无法一次完成产品的完整扫描，一般需要分2次或多次扫描，再利用专业的点图3利用数控转台对玩具鲸鱼进行扫描网址：WWW．jxgcscom电邮：hrbengjneer@163．com2016年第12期l145机械工程师M薹CHANlCALE

7、NGlNEER一种可扩展式移动净水车设计杨春林(中国西南电子技术研究所，成都610036)摘要：针对饮用水污染的严重情况，文中设计了一种具有宿营功能的可扩展式移动净水车。主要介绍了可扩展式移动净水车设计的总体要求，提出并解决了方舱扩展系统、净水系统等设计重点和难点。关键词：扩展；净水车；宿营中图分类号：TH122文献标志码：B文章编号：1002—2333(2016)12—0146—03DesignofExtendableWaterPurificationCarYANGChunLin(SouthwestChinaInstituteofElectronic

8、Technology，Chengdu610036，China)Abstract：Tosolve