基于激光测距仪的扫描式在机测量系统

论文摘要

随着高精密制造和检测技术的高速发展，在一些大型覆盖件的检测中脱离加工生产设备的离线检测已逐渐显示出他的不足和缺点，由于大型模具覆盖件装卸困难，所以在加工过程中进行检测是最理想的状态，而三坐标测量机测量需要将工件从机床上拆卸进行检测，检测结束后如果不合格再次装夹到数控机床进行误差修正，这样不仅会增加测量时间而且会增加检测成本。所以在机测量技术应运而生，以提高了测量速度更降低了检测成本，对整个加工及检测效率从根本上有很大的提高。当前内外在机测量技术主要采用接触式测头来完成对工件的检测，但接触式测量存在测量力且不易控制及测量速度慢等缺点，而激光测距仪可以对较软工件进行测量，提高了测量速度，可以实现对小尺寸工件上的孔、槽、圆弧等进行测量，所以开发应用激光测距仪的在机测量系统是十分必要的。针对大型模具覆盖件应用三坐标机检测耗时耗力，增加检测成本的问题，本文采用基于激光测距仪的在机测量方法，对在机测量系统的硬件设备与测量软件进行了研究，开发出整套应用于各种点激光测距仪的在机测量系统，并应用COMET L3D光学测量仪对其结果进行验证，测量结果满足模具制造要求，应用此在机测量系统解决了应用传统三坐标机离线检测所带来的不便，降低了检测成本，在未来机械零件加工检测中在机测量技术起着重要的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 在机测量技术概述
• 1.1.2 逆向工程简述
• 1.2 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2.1 课题来源
• 1.2.2 课题的研究目的和意义
• 1.3 激光扫描测量技术的国内外发展现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 测量数据处理及三维曲面重构
• 2.1 数据点的获取方法
• 2.2 如何获得好的点云数据
• 2.3 点云数据预处理
• 2.3.1 点云数据类型
• 2.3.2 点云数据去噪
• 2.3.3 点云数据精简
• 2.3.4 点云数据修补
• 2.4 二维数据提取与转换
• 2.5 曲线、曲面数学建模
• 2.5.1 贝塞尔曲线、曲面
• 2.5.2 B 样条曲线、曲面
• 2.5.3 NURBS 曲线、曲面
• 2.6 基于 Geomagic 和 UG 的曲面重构
• 2.7 模型误差源分析
• 2.8 本章小结
• 第3章 基于激光测距仪的测量方法及误差补偿研究
• 3.1 激光三角法测量原理
• 3.2 建立在机测量系统
• 3.3 激光测距仪夹具设计
• 3.4 已知曲面的测量方法
• 3.4.1 建立测量坐标系
• 3.4.2 扫描路径的产生方式
• 3.4.3 仿形式扫描
• 3.4.4 等间距连续式扫描及路径设计
• 3.5 测量误差分析及补偿研究
• 3.5.1 被测表面倾角产生的误差
• 3.5.2 颜色的影响
• 3.5.3 材料特性的影响
• 3.5.4 测量数据误差修正
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于点激光的在机测量软件开发
• 4.1 软件功能介绍
• 4.2 模块化设计
• 4.2.1 程序生成模块
• 4.2.2 数据处理模块
• 4.2.3 通信模块
• 4.2.4 数据对比模块及误差测量模块
• 4.3 本章小结
• 第5章 在机测量实验
• 5.1 软件及硬件环境
• 5.1.1 实验软硬件平台
• 5.1.2 实验测量工件
• 5.2 实验验证
• 5.2.1 基于激光测距仪的在机测量系统实验验证
• 5.2.2 三维光学测量仪验证
• 5.2.3 两种测量方法的数据处理及对比
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢