第二章逆向工程測量系統(tǒng)1ppt

1、第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：v（1）了解：逆向工程的測量系統(tǒng)、接觸式測）了解：逆向工程的測量系統(tǒng)、接觸式測 量的方法和非接觸式測量的方法。量的方法和非接觸式測量的方法。v（2） 掌握；三坐標(biāo)測量儀和掌握；三坐標(biāo)測量儀和TDV激光三維掃激光三維掃 描儀的使用。描儀的使用。v（3） 了解：不同測量方法的不同優(yōu)缺點(diǎn)和誤了解：不同測量方法的不同優(yōu)缺點(diǎn)和誤 差。差。 逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)v第一節(jié)第一節(jié) 測量方法的

2、分類及比較測量方法的分類及比較v第二節(jié)第二節(jié) 接觸式測量接觸式測量v第三節(jié)第三節(jié) 非接觸式測量非接觸式測量v第四節(jié)數(shù)據(jù)測量的誤差分析第四節(jié)數(shù)據(jù)測量的誤差分析逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量，即產(chǎn)品表面數(shù)字化，指通過特定的測數(shù)據(jù)測量，即產(chǎn)品表面數(shù)字化，指通過特定的測量設(shè)備和測量方法，將物體的表面形狀轉(zhuǎn)換成離量設(shè)備和測量方法，將物體的表面形狀轉(zhuǎn)換成離散的幾何點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，就可以進(jìn)行散的幾何點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，就可以進(jìn)行復(fù)雜曲面的建模、評價、改進(jìn)和制造。復(fù)雜曲面的建模、評價、改進(jìn)和制造。 高效、高精度地實(shí)現(xiàn)樣件表面的數(shù)據(jù)采

3、集，高效、高精度地實(shí)現(xiàn)樣件表面的數(shù)據(jù)采集，是逆向工程實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)之一，是逆向是逆向工程實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)之一，是逆向工程中最基本、最不可缺少的步驟。是產(chǎn)品設(shè)計工程中最基本、最不可缺少的步驟。是產(chǎn)品設(shè)計師與逆向工程及師與逆向工程及CAD / CAM / CAE / RP / CNC CAD / CAM / CAE / RP / CNC 之間的橋梁。之間的橋梁。1.1 1.1 數(shù)據(jù)測量的概述數(shù)據(jù)測量的概述第一節(jié)第一節(jié) 測量方法的分類及比較測量方法的分類及比較逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程中物體表面三維數(shù)據(jù)的獲取方法逆向工程

4、中物體表面三維數(shù)據(jù)的獲取方法根據(jù)測量探頭是否根據(jù)測量探頭是否和零件表面接觸和零件表面接觸接觸式接觸式非接非接觸式觸式 近十年來，隨著傳感技術(shù)、控制技術(shù)、圖像處理和計算機(jī)近十年來，隨著傳感技術(shù)、控制技術(shù)、圖像處理和計算機(jī)視覺等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的樣件表面幾何數(shù)據(jù)視覺等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的樣件表面幾何數(shù)據(jù)的數(shù)字化獲取方法。的數(shù)字化獲取方法。1.2 1.2 數(shù)據(jù)測量方法的分類數(shù)據(jù)測量方法的分類逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)實(shí)物數(shù)字化方法實(shí)物數(shù)字化方法接觸式接觸式非接觸式非接觸式觸發(fā)式觸發(fā)式連續(xù)式連續(xù)式光學(xué)式光學(xué)式非光學(xué)

5、式非光學(xué)式三角形法三角形法結(jié)構(gòu)光法結(jié)構(gòu)光法激光干涉法激光干涉法計算機(jī)視覺法計算機(jī)視覺法 MRI測量法測量法 CT測量測量法法 超聲波法超聲波法 逐層切除測量法逐層切除測量法逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)1機(jī)械結(jié)構(gòu)及機(jī)械結(jié)構(gòu)及電子系統(tǒng)已電子系統(tǒng)已相當(dāng)成熟，相當(dāng)成熟，有較高的準(zhǔn)有較高的準(zhǔn)確性和可靠確性和可靠性。性。2接觸式測量的接觸式測量的探頭直接接觸探頭直接接觸工件表面，與工件表面，與工件表面的反工件表面的反射特性、顏色射特性、顏色及曲率關(guān)系不及曲率關(guān)系不大。大。3被測物體固定在被測物體固定在三坐標(biāo)測量機(jī)上三坐標(biāo)測量機(jī)上，并配合測量軟，并

6、配合測量軟件，可快速準(zhǔn)確件，可快速準(zhǔn)確地測量出物體的地測量出物體的基本幾何形狀，基本幾何形狀，如面、圓、圓柱如面、圓、圓柱、圓錐、圓球等、圓錐、圓球等。接觸式測量的優(yōu)點(diǎn)：接觸式測量的優(yōu)點(diǎn)：1.3 1.3 數(shù)據(jù)測量方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較數(shù)據(jù)測量方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)測量速度測量速度非?？?，非常快，不必像接不必像接觸觸發(fā)探觸觸發(fā)探頭那樣逐頭那樣逐點(diǎn)進(jìn)行測點(diǎn)進(jìn)行測量；量；不必做探頭不必做探頭半徑補(bǔ)償，半徑補(bǔ)償，因?yàn)榧す夤庖驗(yàn)榧す夤恻c(diǎn)位置就是點(diǎn)位置就是工件表面的工件表面的位置；位置；軟工件、軟工件、薄工件、薄工件、不可接觸不可

7、接觸的高精密的高精密工件可直工件可直接測量。接測量。123非接觸式測量的優(yōu)點(diǎn)：非接觸式測量的優(yōu)點(diǎn)：（與接觸式測量相比，非接觸式測量主要有以下優(yōu)點(diǎn)）（與接觸式測量相比，非接觸式測量主要有以下優(yōu)點(diǎn)）逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)易受工件表面的反射特性易受工件表面的反射特性的影響，如顏色、斜率；的影響，如顏色、斜率；測量精度較差測量精度較差工件幾何外形工件幾何外形變化大時成像變化大時成像會失焦，成像模糊；會失焦，成像模糊；易受環(huán)境光線及雜散光易受環(huán)境光線及雜散光影響，故噪聲較高，困難；影響，故噪聲較高，困難；工件表面的工件表面的粗糙度會粗糙度

8、會影響測量結(jié)果影響測量結(jié)果對邊線處理、對邊線處理、凹邊處理及凹邊處理及不連續(xù)形狀的不連續(xù)形狀的處理較困難處理較困難Text非接觸式測量主要缺點(diǎn)如下：非接觸式測量主要缺點(diǎn)如下：逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)三坐標(biāo)測量機(jī)三坐標(biāo)測量機(jī)Coordinate Measuring Machine CMMCoordinate Measuring Machine CMM 一種高效率的新型精密測量儀器，是一種具有一種高效率的新型精密測量儀器，是一種具有很強(qiáng)柔性的大型精密三坐標(biāo)測量設(shè)備。很強(qiáng)柔性的大型精密三坐標(biāo)測量設(shè)備。 廣泛應(yīng)用于對各類零件的自動檢測和測

9、量。廣泛應(yīng)用于對各類零件的自動檢測和測量。 三坐標(biāo)測量機(jī)具有適應(yīng)性強(qiáng)功能完善等特點(diǎn)。三坐標(biāo)測量機(jī)具有適應(yīng)性強(qiáng)功能完善等特點(diǎn)。第二節(jié)第二節(jié) 接觸式測量接觸式測量逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)坐標(biāo)測量原理坐標(biāo)測量原理: : 將被測物體置于三坐標(biāo)機(jī)的測量空間，可獲得將被測物體置于三坐標(biāo)機(jī)的測量空間，可獲得被測物體上各測點(diǎn)的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點(diǎn)的空間被測物體上各測點(diǎn)的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值，經(jīng)計算可求出被測對象的幾何尺寸、形狀坐標(biāo)值，經(jīng)計算可求出被測對象的幾何尺寸、形狀和位置。和位置。逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第

10、二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)三坐標(biāo)測量機(jī)的組成三坐標(biāo)測量機(jī)的組成 作為一種測量儀器，三坐標(biāo)測量機(jī)需要三個作為一種測量儀器，三坐標(biāo)測量機(jī)需要三個方向的標(biāo)準(zhǔn)器（標(biāo)尺），利用導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)沿相應(yīng)方方向的標(biāo)準(zhǔn)器（標(biāo)尺），利用導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)沿相應(yīng)方向的運(yùn)動，還需要三維測頭對被測量進(jìn)行探測和向的運(yùn)動，還需要三維測頭對被測量進(jìn)行探測和瞄準(zhǔn)。瞄準(zhǔn)。 此外，測量機(jī)還具有數(shù)據(jù)自動處理和自動檢此外，測量機(jī)還具有數(shù)據(jù)自動處理和自動檢測等功能，需要由相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)與計算機(jī)測等功能，需要由相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)與計算機(jī)軟硬件實(shí)現(xiàn)。軟硬件實(shí)現(xiàn)。逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測

11、量系統(tǒng) 三坐標(biāo)測量機(jī)可分為主機(jī)、測頭、電氣系統(tǒng)三三坐標(biāo)測量機(jī)可分為主機(jī)、測頭、電氣系統(tǒng)三大部分，如圖所示。大部分，如圖所示。逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)三坐標(biāo)測量機(jī)的組成三坐標(biāo)測量機(jī)的組成 （1 1）主機(jī)）主機(jī) 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu) 標(biāo)尺系統(tǒng)標(biāo)尺系統(tǒng) 導(dǎo)軌導(dǎo)軌 驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置 平衡部件平衡部件 轉(zhuǎn)臺與附件轉(zhuǎn)臺與附件（2 2）三維測頭）三維測頭 即三維測量傳感器，它可在三個方向上感受瞄準(zhǔn)信號即三維測量傳感器，它可在三個方向上感受瞄準(zhǔn)信號和微小位移，以實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)和測微兩項(xiàng)功能。和微小位移，以實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)和測微兩項(xiàng)功能。（3 3）電氣系統(tǒng)）電氣系統(tǒng)

12、 包括電氣控制系統(tǒng)、計算機(jī)硬件部分、測量機(jī)軟件、包括電氣控制系統(tǒng)、計算機(jī)硬件部分、測量機(jī)軟件、打印和繪圖裝置打印和繪圖裝置逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)三坐標(biāo)測量儀的測量過程：三坐標(biāo)測量儀的測量過程：1 1、 測量前的準(zhǔn)備測量前的準(zhǔn)備（1 1）校準(zhǔn)探針）校準(zhǔn)探針（2 2）工件找正）工件找正2 2、 數(shù)據(jù)測量規(guī)劃數(shù)據(jù)測量規(guī)劃沿著特征方向走，順著法向采。沿著特征方向走，順著法向采。（）規(guī)則形狀的數(shù)據(jù)采集規(guī)劃（）規(guī)則形狀的數(shù)據(jù)采集規(guī)劃（）自由曲面的數(shù)據(jù)采集規(guī)劃（）自由曲面的數(shù)據(jù)采集規(guī)劃逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)三坐標(biāo)測量機(jī)測量誤差的影響因素：（1）檢測工件的狀態(tài)及環(huán)境；（2）溫度條件；（3）振動；（4）溫度；（5）供電電源；（6）壓縮空氣。逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用逆向工程技術(shù)及其應(yīng)用-第二章第二章 逆向工程測量系統(tǒng)逆向工程測量系統(tǒng)課堂小結(jié)：課堂小結(jié)： 本節(jié)課重點(diǎn)掌握的內(nèi)容：本節(jié)課重點(diǎn)掌握的內(nèi)容：（1 1）測量方法的概念、分類及各類之間優(yōu)缺點(diǎn)的）