三维扫描与逆向工程：标准零件的三维数据采集与逆向设计PPT教学课件.pptx

项目二标准零件的三维数据采集与逆向设计讲课教师：

项目引入某大学教学样件的数量不够,不能满足教学需求。现利用扫描仪采集样件的三维数据,然后进行数据重构,通过重构数据进行数控加工,完成样件的制作。要求:特征重构,控制建模平均误差在±0.2mm以内。通过完成本项目,达到以下学习目标。引入

项目引入标准零件如图2-1所示。引入

项目引入(1)了解数据采集原理及数据采集的基本流程。(2)掌握标准零件的数据采集方法。(3)了解规则零件产品设计的逆向思路与方法。(4)掌握DesignX的基本操作,以及“面片草图”和“拉伸”命令的使用方法。知识目标

项目引入(1)会使用拍照式三维扫描仪对产品进行数据采集。(2)会对采集到的点云进行处理。(3)会对标准零件进行数据对齐和完成逆向建模。能力目标

项目引入(1)培养分析问题、解决问题的能力。(2)建立规范操作意识,树立团队合作的精神。(3)树立精益求精的工匠精神及爱岗敬业的劳动精神。素养目标

思政园地自信自强、守正创新由于技术壁垒高、产业链滞后以及市场认知不足等,三维视觉关键技术长期以来被国际巨头公司所垄断。国内自主研发三维视觉技术的科技企业专注于高精度的3D视觉技术的研发与应用,实现了高精度三维激光扫描产品国产化,填补了国内行业技术空白。我国多家企业面向工业级市场推出3D相机系列产品、面向消费级市场推出3D扫描仪系列产品,并逐渐在器件、算法、数据、产能等方面形成了自己的独特优势。在器件方面,国内企业在3D相机、3D扫描仪产品中搭载的光学芯片和计算芯片均能自研。

思政园地在算法方面,也能做到基于对大量光学成像算法的开发,便于3D相机用户进行二次开发。在数据方面,已经拥有已知的全球最大激光三维成像数据库和高精度3D亚洲人脸数据库,用于支持器件、算法的开发。

目录任务一标准零件的三维数据采集任务二标准零件的数据处理任务三标准零件的逆向设计-

任务一标准零件的三维数据采集

任务一标准零件的三维数据采集一、知识链接———拍照式数据采集技术1.拍照式数据采集原理利用相位和立体视觉技术的结合,在物体表面投射光栅,不同的物体表面形状使得投射过来的光栅影线发生不同的变形,利用两个工业相机获取相应图像,通过解析计算变形影线,获得图像上的像素点的三维空间坐标,形成密集的三维点云,以实现物体表面三维轮廓的测量。拍照式数据采集基于光学原理,利用设备从不同的方向拍摄获得产品的图像,将产品的点云提取出来。一般要通过多次拍照采集,通过相邻两次扫描获取的共同标志点完成数据的拼合。

光栅由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅（grating）。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一狭缝。精制的光栅，在1cm宽度内刻有几千条乃至上万条刻痕。这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅，还有利用两刻痕间的反射光衍射的光栅，如在镀有金属层的表面上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光，这种光栅称为反射光栅。栅是结合数码科技与传统印刷的技术，能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。在平面上展示栩栩如生的立体世界，电影般的流畅动画片段，匪夷所思的幻变效果。光栅是一张由条状透镜组成的薄片，当我们从镜头的一边看过去，将看到在薄片另一面上的一条很细的线条上的图像，而这条线的位置则由观察角度来决定。如果我们将这数幅在不同线条上的图像，对应于每个透镜的宽度，分别按顺序分行排列印刷在光栅薄片的背面上，当我们从不同角度通过透镜观察，将看到不同的图像。

任务一标准零件的三维数据采集如图2-2所示，拍照式数据采集原理。

任务一标准零件的三维数据采集2.拍照式数据采集系统的构成拍照式数据采集系统分为双目采集系统和单目采集系统。图2-3为双目采集系统,由三维扫描仪、被扫描物体、工作台、扫描仪软件构成。三维扫描仪在使用时应避免发生碰撞,防止造成不必要的硬件系统损坏或影响扫描数据的质量。

双缝干涉在量子力学里，双缝实验（double-slitexperiment）是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。双缝实验是一种“双路径实验”。在这种更广义的实验里，微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径，从初始点抵达最终点。这两条路径的程差促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移，因此产生干涉现象。另一种常见的双路径实验是马赫-曾德尔干涉仪实验。双缝实验的基本仪器设置很简单，将像激光一类的相干光束照射于一块刻有两条狭缝的不透明板，通过狭缝的光束，会抵达照相胶片或某种探测屏，从记录于照相胶片或某种探测屏的辐照度数据，可以分析光的物理性质。光的波动性使得通过两条狭缝的光束相互干涉，形成了显示于探测屏的明亮条纹和暗淡条纹相间的图样，明亮条纹是相长干涉区域，暗淡条纹