逆向工程技术及其应用

1、浙江工业职业技术学院浙江工业职业技术学院模具教研室模具教研室数据测量数据测量接触式接触式非接触式非接触式触发式触发式连续式连续式光学式光学式非光学式非光学式三角形法三角形法结构光法结构光法 激光干涉法激光干涉法计算机视觉法计算机视觉法 MRI测量法测量法 CT测量测量法法 超声波法超声波法 逐层切除测量法逐层切除测量法旧课复习：旧课复习： 数据测量方法的分类数据测量方法的分类结构光法的基本原理：结构光法的基本原理：把一定模式的光源（如光栅）投影把一定模式的光源（如光栅）投影到被测件表面，受被测物体表面高到被测件表面，受被测物体表面高度的限制，光栅影线发生变形。利度的限制，光栅影线发生变形。利用

2、二个镜头获取不同角度的图像，用二个镜头获取不同角度的图像，通过解调变形光栅影线，就可以得通过解调变形光栅影线，就可以得到被测表面的整幅图像上像素的三到被测表面的整幅图像上像素的三维坐标。维坐标。结构光法结构光法目前三维测量之中最好的方法之一目前三维测量之中最好的方法之一优点：优点：测量范围大、稳定、速度快、成本低、设测量范围大、稳定、速度快、成本低、设备携带方便、受环境影响小、易于操作。备携带方便、受环境影响小、易于操作。缺点缺点：（1 1）精度较低，对表面曲率变化不大的较精度较低，对表面曲率变化不大的较平坦的物体测量效果好。平坦的物体测量效果好。（2 2）物体本身的表面色泽和粗糙度影响测）物

3、体本身的表面色泽和粗糙度影响测量的精度。量的精度。3DSS(Three Dimensional sensing System) 一种有效的扫描设备对物体进行高速高密度一种有效的扫描设备对物体进行高速高密度的扫描，输出三维点云供进一步后处理用。的扫描，输出三维点云供进一步后处理用。 非接触式扫描设备、一次扫描获得一块区域非接触式扫描设备、一次扫描获得一块区域中的物体表面点云。中的物体表面点云。基本原理：基本原理： 扫描时光栅投影装置投影数幅特定编码的结构光扫描时光栅投影装置投影数幅特定编码的结构光到待测物体上，成一定夹角的二个摄像头同步采到待测物体上，成一定夹角的二个摄像头同步采得相应图像，然后

4、对图像进行解码和相位计算，得相应图像，然后对图像进行解码和相位计算，并利用匹配技术，三角形扫描原理，解算出二个并利用匹配技术，三角形扫描原理，解算出二个摄像机公共视区内像素点的三维坐标。摄像机公共视区内像素点的三维坐标。3DSS功能：功能： 自动标定自动标定参考点参考点识别与测量识别与测量点云扫描点云扫描多幅扫多幅扫描拼合描拼合3DSS(Three Dimensional sensing System)软件软件操作系统操作系统扫描软件扫描软件后处理软件后处理软件硬件硬件电脑电脑二个摄影头二个摄影头投影装置投影装置三角架三角架标定板标定板连接电缆连接电缆3DSS系统系统组组 成成3DSS(Thr

5、ee Dimensional sensing System)调节调节CCDCCD参数参数关闭投影关闭投影打开投影打开投影关闭摄像功能关闭摄像功能开机开机打开摄像功能打开摄像功能3DSS基本操作：基本操作：开机开机3DSS1、连接好所有电缆插头，打开三个镜头、连接好所有电缆插头，打开三个镜头盖；盖；2、打开计算机，启动操作系统；、打开计算机，启动操作系统；3、按下光栅投影系统电源按钮，打开投、按下光栅投影系统电源按钮，打开投影系统；影系统；4、点击、点击3DSS快捷方式，启动扫描软件，快捷方式，启动扫描软件，进入软件界面。进入软件界面。3DSS标定扫描头标定扫描头什么时候标定：什么时候标定：1

6、1）扫描头重新安装后；）扫描头重新安装后；2 2）任意一个摄像头镜头调整后；）任意一个摄像头镜头调整后；3 3）扫描时参考点扫描不出来时；）扫描时参考点扫描不出来时；4 4）扫描大型物体时反复搬动扫描仪后；）扫描大型物体时反复搬动扫描仪后；5 5）室温显著变化后（比如变化幅度超过）室温显著变化后（比如变化幅度超过1010度）度）6 6）怀疑扫描头有变动时；）怀疑扫描头有变动时；标定板：标定板：v印有白色点阵的平板；印有白色点阵的平板；v其中有其中有5个大点，用来标示方向，其中二个紧个大点，用来标示方向，其中二个紧邻的大点必须总在上方，不能颠倒；邻的大点必须总在上方，不能颠倒；v标定板必须保持干

7、净，不能污损，原点边界不标定板必须保持干净，不能污损，原点边界不能缺损。能缺损。3DSSv标定方法：标定方法：v1 1）通过菜单）通过菜单“标定标定”标准法进入标定；标准法进入标定；v2 2）点击下一幅，进入）点击下一幅，进入STEP1STEP1，进行匹配；，进行匹配；v要求大点不能缺失、小点缺失必须少于要求大点不能缺失、小点缺失必须少于5 5个。个。v3 3）匹配满意进入下一步；不满意重新调整再）匹配满意进入下一步；不满意重新调整再匹配，直到满意为止；匹配，直到满意为止；v4 4）共进行五步标定。分别摆放方位为：标准）共进行五步标定。分别摆放方位为：标准位、拉近或远离、上倾、左倾、右倾。位、

8、拉近或远离、上倾、左倾、右倾。3DSSStep 1v标定方法：标定方法：v5 5）成功匹配五步后，点击第五步界面的）成功匹配五步后，点击第五步界面的“标标定计算定计算”，进行标定运算；如数值小于，进行标定运算；如数值小于2 2，则，则“接受标定结果接受标定结果”，反之，重新进行标定。，反之，重新进行标定。v6 6）结束标定，单击）结束标定，单击“完成完成”按钮。按钮。v7 7）取消标定。标定结果不满意，单击）取消标定。标定结果不满意，单击“取取消消”；在标定的任何一步，都可按；在标定的任何一步，都可按“取消取消”，推出标定程序。推出标定程序。3DSSv标定运算标定运算 物体表面处理物体表面处理

9、 理想的表面状况：亚光白色理想的表面状况：亚光白色需处理表面：黑色表面、透明表面、反光面需处理表面：黑色表面、透明表面、反光面通常的方法：在物体表面喷一薄层白色显像剂。通常的方法：在物体表面喷一薄层白色显像剂。3DSSv参考点：参考点：协助坐标变换。协助坐标变换。 白底黑点、黑底白点白底黑点、黑底白点参考点大小和扫描范围有关参考点大小和扫描范围有关采用采用软件进行拼合时，由于参软件进行拼合时，由于参考点匹配靠人工交互进行，可以采用较小的参考考点匹配靠人工交互进行，可以采用较小的参考点，甚至可以利用表面的一些自由特征来拼合。点，甚至可以利用表面的一些自由特征来拼合。3DSS3DSS-参考点注意事项：参考点注意事项：贴在相邻扫描的重叠区域贴在相邻扫描的重叠区域排列避免一条直线排列避免一条直线之间距离应不同，避免规则之间距离应不同，避免规则点阵点阵3相邻二次扫描之间至少要三相邻二次扫描之间至少要三个重合的参考点个重合的参考点124高低尽量错开高低尽量错开贴在二个角度扫描的公共位贴在二个角度扫描的公共位置置56（）不贴参考点的扫描方法（）不贴参考点的扫描方法（）借助于参考板的多视角自动拼接扫描（）借助于参考板的多视角自动拼接扫描（）物体本身粘贴参考点的多视角自动拼接（）物体本身粘贴参考点的多视角自动拼接 扫描扫描（）大