21浅谈高精度CMM测量机激光扫描的运用_机械制造-CAD.pdf

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1、.-.可修编-科技论文、管理论文申报表（2012 年度）单位名称:（盖章）论文编号：（公司统一编写）论文名称 浅谈高精度 CMM 测量机激光扫描的运用 主要编写人员（按主次排列顺序）施峰庆 联系 65480006-6280 论文分类（科技、管理）科技 主要容（不超过 100 字）后附：论文全文 随着计算机、微电子、信息和自动化技术的迅速发展，在各类生产中得到了越来越广泛的应用，制造业正在经历一场新的技术革命。激光扫描技术作为生产制造中的一项重要技术支撑，起着不可或缺的作用，并逐渐形成一门新的科学。主要原理 通过测量空间物体表面点的三维坐标值，得到物体表面的点云信息，并转化为计算机可以直接处理的

2、三维模型。创新点 从接触式测量到非接触式测量，从低精度到高精度，从点分析到面分析。应用情况 对冲压件或总成焊接件的整体分析有了很大的改善，图形格式报告简单明了。.-.可修编-浅谈高精度 CMM 测量机激光扫描的运用 施峰庆 摘要：随着计算机、微电子、信息和自动化技术的迅速发展，在各类生产中得到了越来越广泛的应用，制造业正在经历一场新的技术革命。激光扫描技术作为生产制造中的一项重要技术支撑，起着不可或缺的作用，并逐渐形成一门新的科学。关键词：三坐标测量机 非接触式测量 激光扫描点云图形报告 引言：激光扫描技术是一种先进的全自动高精度扫描技术，通过测量空间物体表面点的三维坐标值，得到物体表面的点云

3、信息，并转化为计算机可以直接处理的三维模型。激光扫描技术也是集光、机、电和计算机于一体的一项高新技术。该技术作为获取空间数据的有效手段，能够快速的获取反映客观事物实时、动态变化、真实形态特性的信息。在国外诸多领域得到广泛的应用，显示了巨大的技术先进性和强大的生命力。从传统的接触式测量到非接触式测量，提高了测量速度和效率。而且根据图形报告对冲压件或总成焊接件的整体分析有了很大的改善。正文：一、三坐标测量机的介绍 1、传统三坐标测量机 接触式测量又称为机械测量，这是目前应用最广的自由曲面三维模型数字化要编写人员按主次排列顺序论文分类科技管理施峰庆联系科技随着计算机微电子信息和自动化技术的迅速发展主

4、要容不超过字后附论文全文在各类生产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为三维坐标值得到物体表面的点云信息并转化为计算机可以直接处理的三维模型创新点从接触式测量到非接触式测量从低精度到高精度从点分析到面分析应用情况对冲压件或总成焊接件的整体分析有了很大的改善图形格式报告简单明产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为生产制造中的一项重要技术支撑起着不可或缺的作用并逐渐形成一门新的科学关键词三坐标测量机非接触式测量激光扫描点云图形报告引言激光扫描.-.可修编-方法之一。三坐标测量机是接触式测量仪中的典型代表，它以精密机械为基础，综合应用

5、了电子技术、计算机技术、光学技术和数控技术等先进技术。根据测量传感器的运动方式和触发信号的产生方式的不同，一般将接触式测量方法分为单点触发式和连续扫描式两种。工作原理：三坐标测量机的测量传感器的主要形式为各种不同直径和形状的探针(或称为接触测头)，当探针沿被测物体表面运动时，被测表面的反作用力使探针发生形变。这种形变触发测量传感器，将测出的信号反馈给测量控制系统，经计算机进行相关的处理得到所测量点的三维坐标。特点：适用性强、精度高（可达微米级别）；不受物体光照和颜色的限制；适用于没有复杂型腔、外形尺寸较为简单的实体的测量；由于采用接触式测量，可能损伤探头和被测物表面，也不能对软质的物体进行测量

6、，应用围受到限制；受环境温湿度影响；同时扫描速度受到机械运动的限制，且测量前需要规划测量路径，测量速度慢、效率低；目前还需要人工干预，不可能实现全自动测量；接触测头的扫描路径不可能遍历被测曲面的所有点，它获取的只是关键特征点，因而，它的测量结果往往不能反映整个零件的形状。2、高精度激光扫描测量机 现代计算机技术和光电技术的发展使得基于光学原理、以计算机图像处理为主要手段的三维自由曲面非接触式测量技术得到了快速发展，各种各样的新型测量方法不断产生，它们具有非接触、无损伤、高精度、高速度以及易于在计算机控制下实行自动化测量等一系列特点，已经成为现代三维面形测量的重要途径及要编写人员按主次排列顺序论

7、文分类科技管理施峰庆联系科技随着计算机微电子信息和自动化技术的迅速发展主要容不超过字后附论文全文在各类生产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为三维坐标值得到物体表面的点云信息并转化为计算机可以直接处理的三维模型创新点从接触式测量到非接触式测量从低精度到高精度从点分析到面分析应用情况对冲压件或总成焊接件的整体分析有了很大的改善图形格式报告简单明产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为生产制造中的一项重要技术支撑起着不可或缺的作用并逐渐形成一门新的科学关键词三坐标测量机非接触式测量激光扫描点云图形报告引言激光扫描.-.可修编-发展方

8、向。而激光扫描测量机在非接触式扫描中占据着非常重要的角色。激光扫描按照扫描成像方式的不同，激光扫描可分为一维(单点)扫描、二维(线列)扫描和三维(面列)扫描。（我公司型号为 LK V 20.12.10 SL HA三坐标测量机配备了Metris 公司最新的 LC60Dx激光扫描测头，其可视区域宽度为 60mm，可视区域深度为 60mm，精度达到 9 m，点输出约为 75,000 点/秒。）特点：（1）非接触测量 即对扫描目标物体无需进行任何表面处理，直接采集物体表面的三维数据。可以用于解决危险目标、环境（或柔性目标）及人员难以企及的情况，具有传统测量方式难以完成的技术优势。（2）数据采样率高 采

9、用激光方法测量的激光扫描测量机可以达到 75000 点/秒。（3）主动发射扫描光源 即激光，通过探测自身发射的激光回波信号来获取目标物体的数据信息，因此在扫描过程中，可以不受扫描环境的时空约束进行测量。（4）高分辨率、高精度 激光扫描技术可以快速、高精度的获取海量点云数据，可以对扫描目标进行高密度的三维数据采集，从而达到高分辨率的目的。（5）数字化采集、兼容性好 激光扫描技术所采集的数据是直接获取的数字信号，具有全数字特征，易于后期处理及输出。能够与其它常用软件进行数据交换及共享，如 geomagic、imageware、UG、Catia 等。要编写人员按主次排列顺序论文分类科技管理施峰庆联系

10、科技随着计算机微电子信息和自动化技术的迅速发展主要容不超过字后附论文全文在各类生产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为三维坐标值得到物体表面的点云信息并转化为计算机可以直接处理的三维模型创新点从接触式测量到非接触式测量从低精度到高精度从点分析到面分析应用情况对冲压件或总成焊接件的整体分析有了很大的改善图形格式报告简单明产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为生产制造中的一项重要技术支撑起着不可或缺的作用并逐渐形成一门新的科学关键词三坐标测量机非接触式测量激光扫描点云图形报告引言激光扫描.-.可修编-可以看出，传统三坐标测量机与高

11、精度激光扫描测量机的区别在于，从接触式测量到非接触式测量、从低精度到高精度、从点分析到面分析，测量效率两者更是无法相比的。二、激光扫描的流程及对激光扫描后的点云处理 激光扫描时我们需要的流程:1、对被扫描工件需进行处理,对被测零件的表面进行清洁擦拭,保证表面无油渍或异物。2、对被扫描工件原始数模的前处理，即按测量要求对数模的进行处理，选择工件数模的上下表面是十分重要的一个步骤，选择被测工件需要测量的表面来进行选取上下表面。3、获取点云数据，为了建立准确的三维模型，我们需要获取原始的物体表面数据，由激光扫描得到的点通常比较密集，我们把它称之为点云。4、点云的匹配，被扫描的物体通常比较复杂，而一次

12、扫描只能得到被测物的一个面的三维数据，要得到整个物体的表面模型，必须从不同的视点(也就是不同的位置和方向)采集物体的三维模型，把得到的数据合并起来，得到物体完整的表面模型。5、数据的融合与建网，把不同视点采集的点云数据转换到同一个坐标系下，这就是数据配准过程。再利用点云构建三角网格，得到三角网格模型之后，网格上一般还有很多问题，如需要对因数据采集设备的限制以及数据配准和建网时带来的误差积累带来的噪声进行降噪处理。6、数据封装，经过前面的过程可以得到的几何模型，它们已经具有了很好的几何准确性。但为了满足可视化的需要，我们还须对几何模型赋以颜色从而能够绘制成具有色彩真实感的三维模型。要编写人员按主

13、次排列顺序论文分类科技管理施峰庆联系科技随着计算机微电子信息和自动化技术的迅速发展主要容不超过字后附论文全文在各类生产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为三维坐标值得到物体表面的点云信息并转化为计算机可以直接处理的三维模型创新点从接触式测量到非接触式测量从低精度到高精度从点分析到面分析应用情况对冲压件或总成焊接件的整体分析有了很大的改善图形格式报告简单明产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为生产制造中的一项重要技术支撑起着不可或缺的作用并逐渐形成一门新的科学关键词三坐标测量机非接触式测量激光扫描点云图形报告引言激光扫描.-.可

14、修编-图 1 图 2 图 1 所示为点云图。图 2 所示为点云处理后数据封装后的图形。三、根据图形报告对被测件的分析 接触式测量在对被测零件进行分析时，无法做到全方位的分析，非接触式测量，即激光扫描就能做到，图形上所标示的颜色即可清晰的看出零件的真实状态。图 3 图 4 图 3 所示为实际扫描零件对比后的效果图。图 4 所示为被测零件部分关注部位的尺寸数据。图 5 图 6 图 5 图 6 所示为对被测零件进行剖面分析，更有效的看出工件的局部状态。要编写人员按主次排列顺序论文分类科技管理施峰庆联系科技随着计算机微电子信息和自动化技术的迅速发展主要容不超过字后附论文全文在各类生产中得到了越来越广泛

15、的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为三维坐标值得到物体表面的点云信息并转化为计算机可以直接处理的三维模型创新点从接触式测量到非接触式测量从低精度到高精度从点分析到面分析应用情况对冲压件或总成焊接件的整体分析有了很大的改善图形格式报告简单明产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为生产制造中的一项重要技术支撑起着不可或缺的作用并逐渐形成一门新的科学关键词三坐标测量机非接触式测量激光扫描点云图形报告引言激光扫描.-.可修编-四、案例展示 案例图为我公司 SGM615 项目的前纵梁焊接总成件。要编写人员按主次排列顺序论文分类科技管理施峰庆联系科技随着计算

16、机微电子信息和自动化技术的迅速发展主要容不超过字后附论文全文在各类生产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为三维坐标值得到物体表面的点云信息并转化为计算机可以直接处理的三维模型创新点从接触式测量到非接触式测量从低精度到高精度从点分析到面分析应用情况对冲压件或总成焊接件的整体分析有了很大的改善图形格式报告简单明产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为生产制造中的一项重要技术支撑起着不可或缺的作用并逐渐形成一门新的科学关键词三坐标测量机非接触式测量激光扫描点云图形报告引言激光扫描.-.可修编-五、参考文献 1.国雄，三坐标测量机，XX

17、大学，1999 2.国雄，三坐标测量机的发展趋势，中共机械工程，2000,11（1-2）3.国光，近代光学测试技术，大学，1996 4.国玉等，激光扫描形状自动检测系统研究，测试技术学报，1995，9 5.童竟，几何量测量，机械工业，1992 6.国玉等，激光扫描尺寸检测仪研究，工学院学报，1996,17 7.丛庭有，激光扫描检测系统精度分析与综合，兵器工业，1992 8.立军，车身视觉检测系统在汽车车身制造中的应用，轻型汽车技术，2004,5 要编写人员按主次排列顺序论文分类科技管理施峰庆联系科技随着计算机微电子信息和自动化技术的迅速发展主要容不超过字后附论文全文在各类生产中得到了越来越广泛

18、的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为三维坐标值得到物体表面的点云信息并转化为计算机可以直接处理的三维模型创新点从接触式测量到非接触式测量从低精度到高精度从点分析到面分析应用情况对冲压件或总成焊接件的整体分析有了很大的改善图形格式报告简单明产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为生产制造中的一项重要技术支撑起着不可或缺的作用并逐渐形成一门新的科学关键词三坐标测量机非接触式测量激光扫描点云图形报告引言激光扫描.-.可修编-质量保证部 施峰庆 二一二年四月二十日 要编写人员按主次排列顺序论文分类科技管理施峰庆联系科技随着计算机微电子信息和自动化技术的迅速发展主要容不超过字后附论文全文在各类生产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为三维坐标值得到物体表面的点云信息并转化为计算机可以直接处理的三维模型创新点从接触式测量到非接触式测量从低精度到高精度从点分析到面分析应用情况对冲压件或总成焊接件的整体分析有了很大的改善图形格式报告简单明产中得到了越来越广泛的应用制造业正在经历一场新的技术革命激光扫描技术作为生产制造中的一项重要技术支撑起着不可或缺的作用并逐渐形成一门新的科学关键词三坐标测量机非接触式测量激光扫描点云图形报告引言激光扫描