21淺談高精度CMM測(cè)量機(jī)激光掃描的運(yùn)用

1、.1科技論文、管理論文申報(bào)表2021年度單位名稱:蓋章 論文公司統(tǒng)一編寫論文名稱淺談高精度CMM測(cè)量機(jī)激光掃描的運(yùn)用主要編寫人員按主次排列順序施峰慶聯(lián)系65480006-6280論文分類科技、管理科技主要容不超過100字后附：論文全文隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信息和自動(dòng)化技術(shù)的迅速開展，在各類生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，制造業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)新的技術(shù)革命。激光掃描技術(shù)作為生產(chǎn)制造中的一項(xiàng)重要技術(shù)支撐，起著不可或缺的作用，并逐漸形成一門新的科學(xué)。主要原理通過測(cè)量空間物體外表點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，得到物體外表的點(diǎn)云信息，并轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以直接處理的三維模型。創(chuàng)新點(diǎn)從接觸式測(cè)量到非接觸式測(cè)量，從低精度到高精度，從

2、點(diǎn)分析到面分析。應(yīng)用情況對(duì)沖壓件或總成焊接件的整體分析有了很大的改善，圖形格式報(bào)告簡(jiǎn)單明了。淺談高精度CMM測(cè)量機(jī)激光掃描的運(yùn)用施峰慶摘要：隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信息和自動(dòng)化技術(shù)的迅速開展，在各類生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，制造業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)新的技術(shù)革命。激光掃描技術(shù)作為生產(chǎn)制造中的一項(xiàng)重要技術(shù)支撐，起著不可或缺的作用，并逐漸形成一門新的科學(xué)。關(guān)鍵詞：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 非接觸式測(cè)量 激光掃描點(diǎn)云圖形報(bào)告引言：激光掃描技術(shù)是一種先進(jìn)的全自動(dòng)高精度掃描技術(shù)，通過測(cè)量空間物體外表點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，得到物體外表的點(diǎn)云信息，并轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以直接處理的三維模型。激光掃描技術(shù)也是集光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)于一體的一項(xiàng)

3、高新技術(shù)。該技術(shù)作為獲取空間數(shù)據(jù)的有效手段 ，能夠快速的獲取反映客觀事物實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)變化、真實(shí)形態(tài)特性的信息。在國(guó)外諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，顯示了巨大的技術(shù)先進(jìn)性和強(qiáng)大的生命力。從傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量到非接觸式測(cè)量，提高了測(cè)量速度和效率。而且根據(jù)圖形報(bào)告對(duì)沖壓件或總成焊接件的整體分析有了很大的改善。正文：一、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的介紹1、傳統(tǒng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)接觸式測(cè)量又稱為機(jī)械測(cè)量，這是目前應(yīng)用最廣的自由曲面三維模型數(shù)字化方法之一。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是接觸式測(cè)量?jī)x中的典型代表，它以精細(xì)機(jī)械為根底，綜合應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光學(xué)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。根據(jù)測(cè)量傳感器的運(yùn)動(dòng)方式和觸發(fā)信號(hào)的產(chǎn)生方式的不同，一般將接

4、觸式測(cè)量方法分為單點(diǎn)觸發(fā)式和連續(xù)掃描式兩種。工作原理：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量傳感器的主要形式為各種不同直徑和形狀的探針(或稱為接觸測(cè)頭)，當(dāng)探針沿被測(cè)物體外表運(yùn)動(dòng)時(shí)，被測(cè)外表的反作用力使探針發(fā)生形變。這種形變觸發(fā)測(cè)量傳感器，將測(cè)出的信號(hào)反響給測(cè)量控制系統(tǒng)，經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)展相關(guān)的處理得到所測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。特點(diǎn)：適用性強(qiáng)、精度高可達(dá)微米級(jí)別；不受物體光照和顏色的限制；適用于沒有復(fù)雜型腔、外形尺寸較為簡(jiǎn)單的實(shí)體的測(cè)量；由于采用接觸式測(cè)量，可能損傷探頭和被測(cè)物外表，也不能對(duì)軟質(zhì)的物體進(jìn)展測(cè)量，應(yīng)用圍受到限制；受環(huán)境溫濕度影響；同時(shí)掃描速度受到機(jī)械運(yùn)動(dòng)的限制，且測(cè)量前需要規(guī)劃測(cè)量路徑，測(cè)量速度慢、效率低；目前

5、還需要人工干預(yù)，不可能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)量；接觸測(cè)頭的掃描路徑不可能遍歷被測(cè)曲面的所有點(diǎn)，它獲取的只是關(guān)鍵特征點(diǎn)，因而，它的測(cè)量結(jié)果往往不能反映整個(gè)零件的形狀。2、高精度激光掃描測(cè)量機(jī)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和光電技術(shù)的開展使得基于光學(xué)原理、以計(jì)算機(jī)圖像處理為主要手段的三維自由曲面非接觸式測(cè)量技術(shù)得到了快速開展，各種各樣的新型測(cè)量方法不斷產(chǎn)生，它們具有非接觸、無損傷、高精度、高速度以及易于在計(jì)算機(jī)控制下實(shí)行自動(dòng)化測(cè)量等一系列特點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代三維面形測(cè)量的重要途徑及開展方向。而激光掃描測(cè)量機(jī)在非接觸式掃描中占據(jù)著非常重要的角色。激光掃描按照掃描成像方式的不同，激光掃描可分為一維(單點(diǎn))掃描、二維(線列)掃描和

6、三維(面列)掃描。我公司型號(hào)為L(zhǎng)K V 20.12.10 SL HA三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)配備了Metris 公司最新的LC60D*激光掃描測(cè)頭，其可視區(qū)域?qū)挾葹?0mm，可視區(qū)域深度為60mm，精度到達(dá)9m，點(diǎn)輸出約為75,000點(diǎn)/秒。特點(diǎn)： 1非接觸測(cè)量 即對(duì)掃描目標(biāo)物體無需進(jìn)展任何外表處理，直接采集物體外表的三維數(shù)據(jù)?？梢杂糜诮鉀Q危險(xiǎn)目標(biāo)、環(huán)境或柔性目標(biāo)及人員難以企及的情況，具有傳統(tǒng)測(cè)量方式難以完成的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 2數(shù)據(jù)采樣率高采用激光方法測(cè)量的激光掃描測(cè)量機(jī)可以到達(dá)75000點(diǎn)/秒。 3主動(dòng)發(fā)射掃描光源 即激光，通過探測(cè)自身發(fā)射的激光回波信號(hào)來獲取目標(biāo)物體的數(shù)據(jù)信息，因此在掃描過程中，可以不受掃

7、描環(huán)境的時(shí)空約束進(jìn)展測(cè)量。4高分辨率、高精度 激光掃描技術(shù)可以快速、高精度的獲取海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以對(duì)掃描目標(biāo)進(jìn)展高密度的三維數(shù)據(jù)采集，從而到達(dá)高分辨率的目的。 5數(shù)字化采集、兼容性好 激光掃描技術(shù)所采集的數(shù)據(jù)是直接獲取的數(shù)字信號(hào)，具有全數(shù)字特征，易于后期處理及輸出。能夠與其它常用軟件進(jìn)展數(shù)據(jù)交換及共享，如 geomagic、imageware、UG、Catia 等。可以看出，傳統(tǒng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)與高精度激光掃描測(cè)量機(jī)的區(qū)別在于，從接觸式測(cè)量到非接觸式測(cè)量、從低精度到高精度、從點(diǎn)分析到面分析，測(cè)量效率兩者更是無法相比的。激光掃描的流程及對(duì)激光掃描后的點(diǎn)云處理激光掃描時(shí)我們需要的流程:1、對(duì)被掃描工件

8、需進(jìn)展處理,對(duì)被測(cè)零件的外表進(jìn)展清潔擦拭,保證外表無油漬或異物。2、對(duì)被掃描工件原始數(shù)模的前處理，即按測(cè)量要求對(duì)數(shù)模的進(jìn)展處理，選擇工件數(shù)模的上下外表是十分重要的一個(gè)步驟，選擇被測(cè)工件需要測(cè)量的外表來進(jìn)展選取上下外表。3、獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，為了建立準(zhǔn)確的三維模型，我們需要獲取原始的物體外表數(shù)據(jù)，由激光掃描得到的點(diǎn)通常比較密集，我們把它稱之為點(diǎn)云。4、點(diǎn)云的匹配，被掃描的物體通常比較復(fù)雜，而一次掃描只能得到被測(cè)物的一個(gè)面的三維數(shù)據(jù)，要得到整個(gè)物體的外表模型，必須從不同的視點(diǎn)(也就是不同的位置和方向)采集物體的三維模型，把得到的數(shù)據(jù)合并起來，得到物體完整的外表模型。5、數(shù)據(jù)的融合與建網(wǎng)，把不同視點(diǎn)采集

9、的點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一個(gè)坐標(biāo)系下，這就是數(shù)據(jù)配準(zhǔn)過程。再利用點(diǎn)云構(gòu)建三角網(wǎng)格，得到三角網(wǎng)格模型之后，網(wǎng)格上一般還有很多問題，如需要對(duì)因數(shù)據(jù)采集設(shè)備的限制以及數(shù)據(jù)配準(zhǔn)和建網(wǎng)時(shí)帶來的誤差積累帶來的噪聲進(jìn)展降噪處理。6、數(shù)據(jù)封裝，經(jīng)過前面的過程可以得到的幾何模型，它們已經(jīng)具有了很好的幾何準(zhǔn)確性。但為了滿足可視化的需要，我們還須對(duì)幾何模型賦以顏色從而能夠繪制成具有色彩真實(shí)感的三維模型。 圖1 圖2 圖1所示為點(diǎn)云圖。圖2所示為點(diǎn)云處理后數(shù)據(jù)封裝后的圖形。三、根據(jù)圖形報(bào)告對(duì)被測(cè)件的分析接觸式測(cè)量在對(duì)被測(cè)零件進(jìn)展分析時(shí)，無法做到全方位的分析，非接觸式測(cè)量，即激光掃描就能做到，圖形上所標(biāo)示的顏色即可清晰的看出零件的真實(shí)狀態(tài)。圖3 圖4圖3所示為實(shí)際掃描零件比照后的效果圖。圖4所示為被測(cè)零件局部關(guān)注部位的尺寸數(shù)據(jù)。 圖5 圖6圖5 圖6 所示為對(duì)被測(cè)零件進(jìn)展剖面分析，更有效的看出工件的局部狀態(tài)。四、案例展示案例圖為我公司SGM615工程的前縱梁焊接總成件。五、參考文獻(xiàn)1.國(guó)雄，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，*大學(xué)，19992.國(guó)雄，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的開展趨勢(shì)，中共機(jī)械工程，2000,111-23.國(guó)光，近代光學(xué)測(cè)試技術(shù)，大學(xué)，19964.國(guó)玉等，激光掃描形狀自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)