旋压模具制造精度测量方法研究北大核心

随着模具行业的发展,对模具外形制造精度的要求不断提高,因此研究一种精确、高效的制造精度测量方法尤为重要。针对某型旋压模具,提出一种测量方法,利用三维数字化扫描设备和测量软件获取模具表面的点云数据,基于创建平面、圆、直线等特征,完成点云数据的二维尺寸标注。根据测量数据进行模具制造偏差的评价,反映模具的加工效果。实践表明,该方法有效可行,具备一定的应用价值。     

Cognitens-模具高效研发和生产的得力工具!

海克斯康Cognitens Optigo 200RE拍照式检测系统不受光照、震动、温度等恶劣环境影响,精度<0.03mm,重复性精度<0.1mm,能够快速拍照式获取大量点云数据,尤其可以通过点云总成的色差图,对模具型面型线进行虚拟装配分析,非常适合模具的加工调整。实践证明,Cognitens拍照式测量系统是满足模具产品的高效高品质设计研发和生产制造的得力工具。     

RP技术在产品设计开发过程中的应用

RP技术和逆向工程相结合可以提高吊钩的模具和铸件的加工精度，缩短模具开发周期。利用数字化测量设备获取实体点云数据，在CATIA环境下对这些点云数据进行拟合，构建一个完整的CAD模型，然后采用Pro／E软件设计吊钩的模具，再在MasterCAM环境下生成其模具数控加工程序。     

汽车散热盖模具点云数据曲面逆向重构技术研究

主要研究汽车散热盖模具样件的三维数据测量、点云数据处理、曲线曲面模型的重构、模具三维实体化实现方法等。点云数据预处理主要研究点云数据的对齐与重定位、数据的精简与降噪等。针对逆向工程关键核心技术如拟合曲面的质量分析、曲面片的修剪和编辑等进行了深入研究,最终针对模具不同特征区域点云的特点,结合两种建模思想,面向散热盖模具的点云数据完成了曲面模型重建,为最终实现模具三维实体逆向建模和模具磨破损区域的三维精确建模奠定基础。     

模具刃口轮廓误差综合测量

模具在现代工业生产中,以生产率高、成本低和节约原材料等特点,在各行各业中得到了广泛应用。在以刃口轮廓精度决定制成品精度的模具中,检测和提高模具刃口轮廓精度意义重大。目前,大部分模具生产企业采用样板测量,这种测量方法要事先制造样板,生产周期长,成本高,样板的制造精度影响模具刃口轮廓的测量精度。另外,样板测量只能定性测量,无法为模具刃口轮廓精度的提高提供数据。三坐标测量机测量精度高,但对生产现场的环境要求太高。因此,我们针对模具生产的特点,研究开发了能用于模具生产现场的测量仪,本测量仪测量精度高,通用性强。     

数字化技术在空间模具曲面中的应用

实物零件的数字化是通过特定的测量设备和测量方法获取零件表面离散点的几何坐标数据。因而,如何高效、高精度的实现样件表面的数据采集,一直是逆向工程的主要研究内容之一。以偏转线圈为例,运用三坐标测量机对偏转线圈曲面进行测量;然后对测量数据进行处理,数据处理包括噪声处理、点云数据重采样、基于点云的特征提取和边界曲线的建立。在数据处理的基础上,采用Image-ware软件的Fit w/Cloud and Curve来生成曲面,完成曲面重构;最后通过数控加工完成模具的加工模拟,从而实现数字化技术在空间模具曲面中的应用。     

散热盖模具点云数据处理技术研究

散热盖注塑模具进行三维模型重建技术主要研究内容有模具样件的三维数据测量、点云数据处理、曲线曲面模型的重构、模具三维实体化等。点云数据预处理主要包括点云数据的对齐与重定位、数据的精简与降噪等。由于任何测量系统在采集数据时均存在误差,所以在重建模型之前,必须对采集的数据进行预处理。点云数据预处理主要包括多视点云拼合、点云数据滤波及平滑、数据精简、对噪声点和异常点的处理以及对数据进行的平滑操作等几方面。预处理后所获得的纯净数据将为后续研究奠定良好基础。     

一种面向点云制造自由曲面的CMM自适应采样方法

通过分析点云制造过程,提出了一种面向点云制造自由曲面的CMM自适应采样方法。首先,提取点云边界并选择初始采样点,进而依据中间曲面与原始点云之间的偏差不断自适应地增加采样点,直至满足采样精度要求。并提出了相应的点云边界提取方法以及点云与自由曲面偏差的计算方法。最后,将所提方法与具有代表性的两种采样方法:基于高斯曲率的自适应采样和等参数采样进行了对比,并分别以三种方法得到的采样点在三坐标测量机上进行测量,通过测量结果及测量时间的对比验证了所提出的自适应采样方法能够在提高采样效率的同时保持较高的采样精度,且该方法不依赖于曲面的CAD模型,因此能够应用于点云制造自由曲面的测量及检测。     

基于关节臂扫描仪的非圆齿轮齿距误差测量技术研究

针对非圆齿轮无统一节曲线,测量困难这一问题,提出了辅助测量模型即节圆体的概念。类比圆柱齿轮测量方法与精度等级评定,使用测量软件结合节圆体对非圆齿轮齿距误差、齿距累积误差等进行测量。以三阶椭圆齿轮为研究对象,建立理论三维模型,通过关节臂扫描仪对非圆齿轮进行数据采集与处理,获取三维点云实际模型。根据非圆齿轮的特征进行理论三维模型与实际三维点云数据的对齐处理,将坐标系统一为全局坐标系。用关节臂扫描仪中的分析软件Geomagic Qualify进行数据测量,求解齿距误差值。测量结果表明:该测量方法有效、可行,为非圆齿轮的检测与评定提供了一种参考。     

三维微纳米台阶高精度光学显微测量量化表征

三维微纳米台阶光学显微测量信息为多维形貌数据,其数据量庞大复杂、多维相关性低、表征难度大,且通常存在测量坏点影响关键尺寸表征精度.本文提出了一种三维微纳米台阶高精度光学显微测量量化表征方法.首先,针对三维微纳米台阶的结构特征选取测量系统并设计测量方法,获取其三维形貌点云数据信息;其次,建立三维形貌实测数据维度重构方法,...     

采用虚拟立体视觉的航空发动机叶片点云测量方法

叶片作为航空发动机的重要零部件,加工成本极为昂贵,为了实现对残损叶片的修复,必须精确获取叶片曲面点云数据,为修复提供数据支持。为此,研究了一种采用虚拟立体视觉的测量方法,首先分析虚拟立体视觉系统的数学模型,利用非参模型及精密靶标实现对系统内外参数的标定,然后采用KLT(Kanade-Lucas-Tomasi)算法结合外极线约束实现了叶片散斑点之间的立体匹配,最后采用点到投影射线距离平方和最小化作为约束条件求解叶片点云空间坐标,得到叶片曲面点云数据。实验结果表明,根据本文方法获取的叶片曲面点云数据拟合出的叶片曲面相关系数大于0.99,叶片曲面几何参数均值误差小于0.2 mm。本方法针对发动机叶片点云测量这一特殊应用环境,提出了一种简化的测量方法,实现了叶片点云的高精度、高可靠性测量。     

基于图形的点云数据拼接方式研究与应用

反求设计是再现实物模型原型的数字化设计过程.在反求设计中,由于实物模型的点云数据往往不能一次测量完成,多次测量的点云数据需要通过数据拼接来达到数据统一,坐标一致.数据拼接的精度关系到测量的点云数据的精度,从而最终影响反求的三维模型的准确性.通过对点云数据拼接方法研究,结合正向设计中的几何约束对齐方式,采用基于几何图形的数据拼接方式,通过几何图形的完全对齐,实现多次测量的点云数据精确拼接,实践证明该方法在保证点云拼接精度上是切实可行的.     

逆向工程中数字化测量与点云数据处理

逆向工程作为新产品开发和消化、吸收先进技术的重要手段,其应用越来越受到重视。本文主要总了逆向工程中数据测量方法及影响测量精度的因素,从噪声去除、多视对齐、数据光顺、数据精简、数据分割等方面讨论了点云数据的处理方法。     

基于逆向工程的车灯罩壳模具的快速设计与制造

逆向工程技术已成为模具CAD/CAM的制造技术之一,以车灯罩壳模为例,首先利用三维激光测量仪对零件进行测量,获取三维点云数据,然后利用UG软件将得到的轮廓数据三维重构,得到实物原型的三维数字模型,最后进行模具CAD/CAM。采用逆向工程技术可以快速实现模具的设计与制造,同时大大缩短了整个产品的开发周期。     

点云数据的二次曲面几何测量方法

基于点云的几何测量方法是非接触式测量的重要方法。针对点云数据,提出了一种基于待定系数的二次曲面的几何测量方法,建立了求解不同二次曲面（球面、柱面和圆锥面）的统一框架。根据二次曲面方程与不同类型二次曲面几何量的关系,给出了球面、柱面和圆锥面的具体几何参数的求解方法。实验证明,该方法能在短时间内精确地测量所需的几何值,方法切实可行。     

基于视觉修正的激光雷达体积测量方法

针对激光雷达点云数据稀疏、扰动、存在噪声和其他方法难以迁移,实时性差等难题,面向“L”型小尺寸目标研究了一种基于视觉修正的激光雷达体积测量方法。该方法首先通过联合标定和时间戳最近邻匹配实现相机与激光雷达数据的对齐;然后经过目标检测算法获取图像中目标的信息,与此同时对点云数据执行地面分割得到地面点云与非地面点云,利用视觉投影和点云聚类实现目标点云的分割,使用KDtree找到目标点云附近的地面点云;最后,设计了一种三维框的拟合算法初步完成点云目标三维框的粗拟合,并建立视觉修正模型对于目标三维框进行细修正,从而实现目标体积的计算。实验结果表明,对于武器箱道具、医疗箱和油桶等“L”型物体,提出的算法在一定范围内,体积测量的平均相对误差小于4.44%、最大误差小于6.12%、最大重复性小于5.61%,并且基于视觉的修正模型大幅提高了算法的精度和稳定性,在嵌入式平台的处理1帧用时55 ms,能够实现实时高精度的体积测量,具有良好的工程应用前景。     

采用CMM与光学扫描仪的汽车覆盖件模具联合测量技术

汽车覆盖件模具型面复杂、特征众多,为保证测量的效率、足够的测点密度及几何特征与模具边界的测量精度,提出采用三坐标测量机与光学扫描仪联合的方式开展汽车覆盖件模具三维测量;分析了联合测量的过程,包括模具清理、模具表面处理与建立参考点系统、测量实施、数据点预处理、数据格式转换,以及数据重定位整合等步骤.阐述了数据重定位整合过程,提出一种基于刚性变换的重定位整合方法,通过移动对齐公共参考点将两种测量数据变换至同一坐标系下,以轿车前围模具的三维测量为例,说明了联合测量技术的实施过程.     

基于线结构光的水下旋转扫描高精度测量方法研究

随着海洋工程领域的不断发展，如何高精度地获取水下物体的三维点云具有重要学术和应用价值。由于光在不同介质中传播会引起光路的变化，导致水下线结构光视觉测量获得的点云受折射畸变影响，精度降低。针对上述问题，设计了一种基于线结构光的水下旋转扫描测量系统。提出了一种轴眼标定算法，能够将多视角水下点云配准到统一坐标系中。提出了一种引人折射补偿的水下相机成像模型，该模型可准确的描述激光在不同介质间传播过程中的光路，基于水下激光平面方程的约束，对水下点云进行折射校正，提高了水下点云的重建精度。水下测量实验结果表明，提出的高精度测量方法能够获得水下物体的三维点云信息，可测量水下目标的尺寸信息，距离目标30~80cm 时测量精度达到0.2mm，满足了水下目标三维高精度测量要求，     

多测源数据融合下的点云配准方法研究

工程样件的数字化测量是逆向工程的首要阶段,不同测量方法对数字化的精度、效率影响较大,将多个测源获得的不同点云数据进行融合可充分发挥不同测量方法的优点,扩大逆向工程的适用范围。采用三坐标和三维扫描仪分别对设置有特征球的鼠标模型进行三维数据采集,利用球面拟合算法对特征球的数据进行拟合,得到特征球的球心用于点云配准,基于3基点点云配准原理获得坐标变换矩阵,并给出点云配准精度评估模型,利用实验对方法的可行性进行验证。     

基于多线激光的大尺寸水冷板高度测量系统

为了满足现代工业非接触、高精度以及快速对大尺寸工件表面高度测量的需求,设计了一种基于多线激光的水冷板高度测量系统,该系统由运动控制、图像采集和图像处理3部分组成。首先对系统的硬件进行了选型;其次,根据线激光获取的点云数据,提出了水冷板高度测量方法;为了减少干扰点云的影响,采用高斯滤波对模板匹配后的点云去噪,并基于统计的方法筛选参与高度计算的点云数据。实验数据表明：系统重复测量误差小于30μm,测量时间少于1 min,满足企业生产需求。