新型自由曲面三维激光扫描系统.pdf

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1、第45卷第11期机械工程学报Vol.45No.112009年11月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGNov.2009DOI：10.3901/JME.2009.11.260*新型自由曲面三维激光扫描系统汪洋马孜胡英黄进(大连海事大学自动化研究中心大连116026)摘要：从机械结构、控制系统及操作系统结构等几个角度介绍一种三维激光扫描系统设计方案。系统集成了先进的数据处理技术、激光扫描技术、先进控制技术及机器人技术，有效地借助于光机电一体化技术实现了表面检测及三维表面模型重构智能化及自动化。系统由具有电驱动装置的激光测头、C形滑臂、升

2、降旋转台、电控系统及主控计算机组成。通过所设置测量参数，系统能够对不同的被测物体进行扫描路径规划，进而通过激光测头、C形滑臂及转台的全自动协调控制完成无盲点三维表面测量任务。试验结果表明，该三维激光扫描系统的扫描精度达到0.1mm，速度为10000点/s，能够应用于小型工件及模型、模具表面数据检测及模型重构。关键词：逆向工程自由曲面三维激光扫描光机电一体化中图分类号：TH741NovelFree-formSurface3DLaserScanningSystemWANGYangMAZiHUYingHUANGJin(AutomationResearchCent

3、er,DalianMaritimeUniversity,Dalian116026)Abstract：Anoriginaldesignprogramofthree-dimensionallaserscanningsystemisintroducedintermsofmechanicalstructure,controlsystemandoperatingsystemstructure.Thepresentedsystemintegratesoptical,mechanical,electronictechnologies,itincludesadvanced

4、dataprocessingtechnology,laserscanningtechnology,advancedcontroltechnology,robottechnologyandsoon,sothat3Dsurfaceinspectionandsurfacedigitalreconstructionareimplementedautomatically.Thesystemconsistsofalaserprobewithelectricdrive,aC-typeslidearm,liftingturntables,electroniccontrol

5、systemandamastercomputer.Theobjectwithfreeformsurfacecanbescannedwithoutanyblindpoint.Furthermore,theadaptivepathplanningisavailableforthemeasurementprocess.Theeffectivenessoftheproposedmeasurementmachineisverified.Experimentalresultdemonstratesthatthescanningprecisionofthesystemi

6、s0.1mmandthescanningspeedis10000pts/s.Thesystemcanbeappliedinthesurfacedatainspectionandmodelreconstructionforsmall-sizedworkpieceandmould.Keywords：ReverseengineeringFree-formthree-dimensionallaserscanningOptical-mechanical-electricalintegration坐标测量机的平台上，如果被测工件太大或太重而*0前言很难移动，使用三坐标

7、测量机将很难进行测量；②对于复杂工件，三坐标测量机很难实现一次装夹完随着计算机和测量技术的飞速发展，逆向工程成测量。技术也得到了迅猛的发展。作为逆向工程最具代表近年来由于机器视觉技术的发展，三维激光扫性的设备，三坐标测量机在测量被测对象表面数据描设备应用到逆向工程中，以三维激光检测为依托[1-3]信息上起着至关重要的作用。但是，使用三坐标的逆向工程装备极大地推动了产品开发、设计的水测量机测量通常需要很长时间，有时甚至需要几天。平并缩短开发周期，取得了巨大的经济效益和社会[4]因此，它不能满足实时测量的需要。而且三坐标测效益。国内外研究机构相继推出了一系列以

8、激光量机还具有以下局限性：①被测工件必须转移到三扫描为手段的逆向工