逆向工程技術及其應用

第二章逆向工程測量系統逆向工程技術及其應用

第二章逆向工程測量系統教學目標：（1）了解：逆向工程的測量系統、接觸式測量的方法和非接觸式測量的方法。（2）掌握；三坐標測量儀和TDV激光三維掃描儀的使用。（3）了解：不同測量方法的不同優缺點和誤差。教學目標：第一節測量方法的分類及比較第二節接觸式測量第三節非接觸式測量第四節數據測量的誤差分析第一節測量方法的分類及比較數據測量，即產品表面數字化，指通過特定的測量設備和測量方法，將物體的表面形狀轉換成離散的幾何點坐標數據，在此基礎上，就可以進行復雜曲面的建模、評價、改進和制造。高效、高精度地實現樣件表面的數據采集，是逆向工程實現的基礎和關鍵技術之一，是逆向工程中最基本、最不可缺少的步驟。是產品設計師與逆向工程及CAD/CAM/CAE/RP/CNC之間的橋梁。1.1數據測量的概述第一節測量方法的分類及比較數據測量，即產品表面數字化，指通過特定的測1.1數據測量的逆向工程中物體表面三維數據的獲取方法根據測量探頭是否和零件表面接觸接觸式非接觸式近十年來，隨著傳感技術、控制技術、圖像處理和計算機視覺等相關技術的發展，出現了各種各樣的樣件表面幾何數據的數字化獲取方法。1.2數據測量方法的分類逆向工程中物體表面三維數據的獲取方法根據測量探頭是否和零件表實物數字化方法接觸式非接觸式觸發式連續式光學式非光學式三角形法結構光法激光干涉法計算機視覺法MRI測量法CT測量法超聲波法逐層切除測量法實物數字化方法接觸式非接觸式觸發式連續式光學式非光學式三角形1機械結構及電子系統已相當成熟，有較高的準確性和可靠性。2接觸式測量的探頭直接接觸工件表面，與工件表面的反射特性、顏色及曲率關系不大。3被測物體固定在三坐標測量機上，并配合測量軟件，可快速準確地測量出物體的基本幾何形狀，如面、圓、圓柱、圓錐、圓球等。接觸式測量的優點：1.3數據測量方法的優缺點比較1機械結構及電子系統已相當成熟，有較高的準確性和可靠性。2接測量速度非常快，不必像接觸觸發探頭那樣逐點進行測量；不必做探頭半徑補償，因為激光光點位置就是工件表面的位置；軟工件、薄工件、不可接觸的高精密工件可直接測量。123非接觸式測量的優點：（與接觸式測量相比，非接觸式測量主要有以下優點）測量速度非常快，不必像接觸觸發探頭那樣逐點進行測量；不必做探易受工件表面的反射特性的影響，如顏色、斜率；測量精度較差工件幾何外形變化大時成像會失焦，成像模糊；易受環境光線及雜散光影響，故噪聲較高，困難；工件表面的粗糙度會影響測量結果對邊線處理、凹邊處理及不連續形狀的處理較困難Text非接觸式測量主要缺點如下：易受工件表面的反射特性測量精度較差工件幾何外形易受環境光線及三坐標測量機CoordinateMeasuringMachineCMM一種高效率的新型精密測量儀器，是一種具有很強柔性的大型精密三坐標測量設備。廣泛應用于對各類零件的自動檢測和測量。三坐標測量機具有適應性強功能完善等特點。第二節接觸式測量三坐標測量機第二節接觸式測量坐標測量原理:將被測物體置于三坐標機的測量空間，可獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據這些點的空間坐標值，經計算可求出被測對象的幾何尺寸、形狀和位置。坐標測量原理:三坐標測量機的組成

作為一種測量儀器，三坐標測量機需要三個方向的標準器（標尺），利用導軌實現沿相應方向的運動，還需要三維測頭對被測量進行探測和瞄準。此外，測量機還具有數據自動處理和自動檢測等功能，需要由相應的電氣控制系統與計算機軟硬件實現。

三坐標測量機的組成

三坐標測量機可分為主機、測頭、電氣系統三大部分，如圖所示。三坐標測量機可分為主機、測頭、電氣系統三大部分，如圖所三坐標測量機的組成

（1）主機框架結構標尺系統導軌驅動裝置平衡部件轉臺與附件（2）三維測頭即三維測量傳感器，它可在三個方向上感受瞄準信號和微小位移，以實現瞄準和測微兩項功能。（3）電氣系統

包括電氣控制系統、計算機硬件部分、測量機軟件、打印和繪圖裝置三坐標測量機的組成三坐標測量儀的測量過程：1、測量前的準備（1）校準探針（2）工件找正2、數據測量規劃—沿著特征方向走，順著法向采。（１）規則形狀的數據采集規劃（２）自由曲面的數據采集規劃第二章逆向工程測量系統課件三坐標測量機測量誤差的影響因素：（1）檢測工件的狀態及環境；（2）溫度條件；（3）振動；（4）溫度；（5）供電電源；（6）壓縮空氣。三坐標測量機測量誤差的影響因素：課堂小結：本節課重點掌握的內容：（1）測量方法的概念、分類及各類之間優缺點的比較。（2）接觸式測量的設備三坐標測量機的原理、組成等。作業：（1）在逆向工程中，物體表面三維數據的獲取方法有哪些？（2）三坐標測量機的坐標測量原理是什么？主要組成部件有哪些？

課堂小結：逆向工程技術及其應用

第二章逆向工程測量系統逆向工程技術及其應用

第二章逆向工程測量系統教學目標：（1）了解：逆向工程的測量系統、接觸式測量的方法和非接觸式測量的方法。（2）掌握；三坐標測量儀和TDV激光三維掃描儀的使用。（3）了解：不同測量方法的不同優缺點和誤差。教學目標：第一節測量方法的分類及比較第二節接觸式測量第三節非接觸式測量第四節數據測量的誤差分析第一節測量方法的分類及比較數據測量，即產品表面數字化，指通過特定的測量設備和測量方法，將物體的表面形狀轉換成離散的幾何點坐標數據，在此基礎上，就可以進行復雜曲面的建模、評價、改進和制造。高效、高精度地實現樣件表面的數據采集，是逆向工程實現的基礎和關鍵技術之一，是逆向工程中最基本、最不可缺少的步驟。是產品設計師與逆向工程及CAD/CAM/CAE/RP/CNC之間的橋梁。1.1數據測量的概述第一節測量方法的分類及比較數據測量，即產品表面數字化，指通過特定的測1.1數據測量的逆向工程中物體表面三維數據的獲取方法根據測量探頭是否和零件表面接觸接觸式非接觸式近十年來，隨著傳感技術、控制技術、圖像處理和計算機視覺等相關技術的發展，出現了各種各樣的樣件表面幾何數據的數字化獲取方法。1.2數據測量方法的分類逆向工程中物體表面三維數據的獲取方法根據測量探頭是否和零件表實物數字化方法接觸式非接觸式觸發式連續式光學式非光學式三角形法結構光法激光干涉法計算機視覺法MRI測量法CT測量法超聲波法逐層切除測量法實物數字化方法接觸式非接觸式觸發式連續式光學式非光學式三角形1機械結構及電子系統已相當成熟，有較高的準確性和可靠性。2接觸式測量的探頭直接接觸工件表面，與工件表面的反射特性、顏色及曲率關系不大。3被測物體固定在三坐標測量機上，并配合測量軟件，可快速準確地測量出物體的基本幾何形狀，如面、圓、圓柱、圓錐、圓球等。接觸式測量的優點：1.3數據測量方法的優缺點比較1機械結構及電子系統已相當成熟，有較高的準確性和可靠性。2接測量速度非常快，不必像接觸觸發探頭那樣逐點進行測量；不必做探頭半徑補償，因為激光光點位置就是工件表面的位置；軟工件、薄工件、不可接觸的高精密工件可直接測量。123非接觸式測量的優點：（與接觸式測量相比，非接觸式測量主要有以下優點）測量速度非常快，不必像接觸觸發探頭那樣逐點進行測量；不必做探易受工件表面的反射特性的影響，如顏色、斜率；測量精度較差工件幾何外形變化大時成像會失焦，成像模糊；易受環境光線及雜散光影響，故噪聲較高，困難；工件表面的粗糙度會影響測量結果對邊線處理、凹邊處理及不連續形狀的處理較困難Text非接觸式測量主要缺點如下：易受工件表面的反射特性測量精度較差工件幾何外形易受環境光線及三坐標測量機CoordinateMeasuringMachineCMM一種高效率的新型精密測量儀器，是一種具有很強柔性的大型精密三坐標測量設備。廣泛應用于對各類零件的自動檢測和測量。三坐標測量機具有適應性強功能完善等特點。第二節接觸式測量三坐標測量機第二節接觸式測量坐標測量原理:將被測物體置于三坐標機的測量空間，可獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據這些點的空間坐標值，經計算可求出被測對象的幾何尺寸、形狀和位置。坐標測量原理:三坐標測量機的組成

作為一種測量儀器，三坐標測量機需要三個方向的標準器（標尺），利用導軌實現沿相應方向的運動，還需要三維測頭對被測量進行探測和瞄準。此外，測量機還具有數據自動處理和自動檢測等功能，需要由相應的電氣控制系統與計算機軟硬件實現。

三坐標測量機的組成

三坐標測量機可分為主機、測頭、電氣系統三大部分，如圖所示。三坐標測量機可分為主機、測頭、電氣系統三大部分，如圖所三坐標測量機的組成

（1）主機框架結構標尺系統導軌驅動裝置平衡部件轉臺與附件（2）三維測頭即三維測量傳感器，它可在三個方向上感受瞄準信號和微小位移，以實現瞄準和測微兩項功能。（3）電氣系統

包括電氣控制系統、計算機硬件部分、測量機軟件、打印和繪圖裝置三坐標測量機的組成三坐標測量儀的測量過程：1、測量前的準備（1）校準探針（2）工件找正2、數據測量規劃—沿著特征方向走，順著法向采。（１）規則形狀的數據采集規劃（２）自由曲面的數據采集規劃第二章逆向工程測量系統課件三坐標測量機測量誤差的影響因素：（1）檢測工件的狀態及環境；（2）溫度條