三维曲面网状冲压件逆向建模的研究(二)

三维曲面网状冲压件逆向建模的研究(二)

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三维曲面网状冲压件逆向建模的研究(二)

2022-05-06

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来源:FORGING & STAMPING TECHNOLOGY

作者:阮诗颂1,王渊明2,裴永生1

燕山大学车辆与能源学院,河北秦皇岛066004;2·秦皇岛烟草机械有限责任公司,河北秦皇岛0660)


(4) 标定板正对相机,标定板的放置方向为顺时针旋转90。,距离最近的2个相邻大点一侧向左放置,将标定板距设备600 mm,满足条件后点击 “标定操作",完成第10步标定。

完成光栅投射器和相机的标定后,软件系统会自动对采集到的图像进行处理与计算,并在标定信,显示区给定标定结果,自此,即完成了全部的标定工作

3激光扫描过程

3· 1扫描前准备工作

三维曲面网状冲压件的扫描采用非接触式激光三坐标扫描仪,扫描过程在激光三坐标扫描仪光滑、水平的扫描平台上进行。

扫描之前,在被测网状冲压件表面喷上白色的显像剂,并粘贴白色的圆纸作为标记点。

在扫描过程中要注意:扫描过程避免操作系统振动,同时被扫描工件也必须是静止状态;深色反光的工件要喷显像剂进行扫描,且显像剂要喷的薄而均匀;扫描时外部环境光线不太强,暗室操作效果更佳;扫描时“十"字尽量投在被扫描工件上。

3· 2扫描系统扫描步骤

(1) 先启动专用计算机上的扫描系统,使扫描系统预热5凵0 min,确保扫描状态与标定状态尽可能接近,之后启动软件系统,点击“扫描标定切换",则进人软件扫描界面

(2) 新建工程。被扫描工件的完整扫描是由多次单帧扫描所组成,这些单帧扫描均由一个系统来管理,即系统扫描的工程。

(3) 单帧扫描通过云台调整硬件系统的高度及俯仰角,使此“十"字与相机实时显示区的 “十"字叉尽量重合,并保证十字尽量在被扫描工件上;然后通过软件对相机亮度与对比度进行精调整,之后即可进行单帧扫描

(4) 检查工程信息。每次单帧扫描完成后,都应该检查“工程信息显示树状区"的工程信息

(5) 完成全部扫描后,使用工具栏中的相关工具对点云数据进行处理,之后保存点云数据即可。

4点云数据的曲面拟合

本文应用逆向处理软件Geomaglc studio对三维曲面网状冲压件的点云数据进行处理,建立其三维模型。

Geomagic studio软件在点云数据的去除体外点、简化、补孔等方面功能强大,能够方便快捷地完成由点云数据到三维曲面模型的逆向建模过程[ 8 ]

4· 1去除体外点

激光三坐标扫描仪在对三维曲面网状冲压件模型扫描时难免受到环境因素的影响,导致得到的点云数据存在一些不在模型曲面上的体外

在进行点云数据处理时可以将他们删除。在 Geomagic studio软件中使用“套索工具"手动选择需要删除的点,单击“删除所选择的"即将想去除的点删除,最终得到三维曲面网状冲压件的点云数据

4· 2点云数据对齐

由于被扫描工件的完整扫描是由多次单帧扫描所组成,激光三坐标扫描仪在对三维曲面网状冲压件模型扫描时要分多次从多个视角进行扫描,才能得到较为完整的冲压件模型的点云数据,但是多次测量获得的点云数据的局部坐标系是不一致的,这时就需要把各个独立点云数据的局部坐标系统一到相同的全局坐标系下,实现不同视角下的点云数据对齐9 得到的点云数据如图2所示

编辑

图2点云数据

Fig. 2 Point cloud data

4· 3模型生成

在完成模型点云数据处理之后,即可在 Geomagic studio软件中使用“构造曲面片"命令10]

完成从点云数据到三维曲面模型的处理过程。经过处理的得到的三维模型如图3所示。

相比于以三坐标测量机(CMM)为代表的传统测量网状冲压件三维坐标的方法的接触式坐标测量存在的测量速度慢、测量精度不高的不足,运用激光三坐标测量仪进行非接触式测量,测量的速度更快,测量的精度更高。

且Geomagic对点云完成数据拟合得到的数字化三维模型更贴合实际的模型。

编辑

5结语

对于网状曲面冲压件很难建立数学模型的问题,本文探索运用逆向扫描的方式来重构网状曲面件的三维数学模型,结果表明该方法是切实可行的,为后续网状曲面件的逆向建模提供理论基础和技术参考。

参考文献:

常影,明哲,张秀芳,等·复杂曲面的零件逆向建模及其仿真分析[ J ] .组合机床与自动化加工技术,2016,60一61.

[ 5 ] 毛方儒,王磊.三维激光扫描测量技术[ J] .宇航计测技术,2 5,25(2):Mao F R Wang L · Measurement technology of 3 D laser scanning[ J] · Journal of Astronautic Metrology and Measurement,2005 25(2):郭培闪,杜黎明·运用Geomagic studio实现点云数据的曲面重建及误差分析[ J] .地理信息世界,20巧,(1):33一36 ·Cuo P S,Du L M. Realized the surface reconstruction of point clouds and error analysis by using the geomagic studio [ J] · Geo-matics World,20巧,(1):33一36 ·莫海军,周佳军,林志生.曲面模型重构方法比较及误差分析[ J] .现代制造工程,20巧,(6):84一85 ·MO H J,Zhou J J,Lin Z S. Compare of surface model reconstruction methods and error analysis [ J ].Modern M anufacturingEngineering, 20巧,(6):84一85.张熙,刘晓东,刘玲·激光点云数据坐标转换方法研究[ J ] .公路交通科技,2011 12(Il ) .· I l 8一119.Zhang X,Liu X D,Liu L. Research on coordinate transformation method of laser point cloud data [ J ] · Journal of Highway andTransportation Research and Development,20 I l 12 01):1 18一119.蔡敏,成思源,杨雪荣,等·基于Geomagic studio的特征建

模技术研究[ J] .液压与机床,2014,42(20:1一145 ·Cai M Cheng S Y,Yang X R,et al. Study of feature modelingbased on Geomagic Studio [ J ] · Machine Tool & Hydraulics,

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