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來源：FORGING & STAMPING TECHNOLOGY

作者：阮詩頌1，王淵明2，裴永生1

燕山大學(xué)車輛與能源學(xué)院，河北秦皇島066004；2·秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，河北秦皇島0660）

（4） 標(biāo)定板正對相機(jī)，標(biāo)定板的放置方向為順時針旋轉(zhuǎn)90。，距離最近的2個相鄰大點一側(cè)向左放置，將標(biāo)定板距設(shè)備600 mm,滿足條件后點擊 “標(biāo)定操作"，完成第10步標(biāo)定。

完成光柵投射器和相機(jī)的標(biāo)定后，軟件系統(tǒng)會自動對采集到的圖像進(jìn)行處理與計算，并在標(biāo)定信，顯示區(qū)給定標(biāo)定結(jié)果，自此，即完成了全部的標(biāo)定工作

3激光掃描過程

3· 1掃描前準(zhǔn)備工作

三維曲面網(wǎng)狀沖壓件的掃描采用非接觸式激光三坐標(biāo)掃描儀，掃描過程在激光三坐標(biāo)掃描儀光滑、水平的掃描平臺上進(jìn)行。

掃描之前，在被測網(wǎng)狀沖壓件表面噴上白色的顯像劑，并粘貼白色的圓紙作為標(biāo)記點。

在掃描過程中要注意：掃描過程避免操作系統(tǒng)振動，同時被掃描工件也必須是靜止?fàn)顟B(tài)；深色反光的工件要噴顯像劑進(jìn)行掃描，且顯像劑要噴的薄而均勻；掃描時外部環(huán)境光線不太強(qiáng)，暗室操作效果更佳；掃描時“十"字盡量投在被掃描工件上。

3· 2掃描系統(tǒng)掃描步驟

（1） 先啟動專用計算機(jī)上的掃描系統(tǒng)，使掃描系統(tǒng)預(yù)熱5凵0 min,確保掃描狀態(tài)與標(biāo)定狀態(tài)盡可能接近，之后啟動軟件系統(tǒng)，點擊“掃描標(biāo)定切換"，則進(jìn)人軟件掃描界面

（2） 新建工程。被掃描工件的完整掃描是由多次單幀掃描所組成，這些單幀掃描均由一個系統(tǒng)來管理，即系統(tǒng)掃描的工程。

（3） 單幀掃描通過云臺調(diào)整硬件系統(tǒng)的高度及俯仰角，使此“十"字與相機(jī)實時顯示區(qū)的 “十"字叉盡量重合，并保證十字盡量在被掃描工件上；然后通過軟件對相機(jī)亮度與對比度進(jìn)行精調(diào)整，之后即可進(jìn)行單幀掃描

（4） 檢查工程信息。每次單幀掃描完成后，都應(yīng)該檢查“工程信息顯示樹狀區(qū)"的工程信息

（5） 完成全部掃描后，使用工具欄中的相關(guān)工具對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，之后保存點云數(shù)據(jù)即可。

4點云數(shù)據(jù)的曲面擬合

本文應(yīng)用逆向處理軟件Geomaglc studio對三維曲面網(wǎng)狀沖壓件的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立其三維模型。

Geomagic studio軟件在點云數(shù)據(jù)的去除體外點、簡化、補(bǔ)孔等方面功能強(qiáng)大，能夠方便快捷地完成由點云數(shù)據(jù)到三維曲面模型的逆向建模過程[ 8 ]

4· 1去除體外點

激光三坐標(biāo)掃描儀在對三維曲面網(wǎng)狀沖壓件模型掃描時難免受到環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致得到的點云數(shù)據(jù)存在一些不在模型曲面上的體外

在進(jìn)行點云數(shù)據(jù)處理時可以將他們刪除。在 Geomagic studio軟件中使用“套索工具"手動選擇需要刪除的點，單擊“刪除所選擇的"即將想去除的點刪除，最終得到三維曲面網(wǎng)狀沖壓件的點云數(shù)據(jù)

4· 2點云數(shù)據(jù)對齊

由于被掃描工件的完整掃描是由多次單幀掃描所組成，激光三坐標(biāo)掃描儀在對三維曲面網(wǎng)狀沖壓件模型掃描時要分多次從多個視角進(jìn)行掃描，才能得到較為完整的沖壓件模型的點云數(shù)據(jù)，但是多次測量獲得的點云數(shù)據(jù)的局部坐標(biāo)系是不一致的，這時就需要把各個獨立點云數(shù)據(jù)的局部坐標(biāo)系統(tǒng)一到相同的全局坐標(biāo)系下，實現(xiàn)不同視角下的點云數(shù)據(jù)對齊9 得到的點云數(shù)據(jù)如圖2所示

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圖2點云數(shù)據(jù)

Fig. 2 Point cloud data

4· 3模型生成

在完成模型點云數(shù)據(jù)處理之后，即可在 Geomagic studio軟件中使用“構(gòu)造曲面片"命令10]

完成從點云數(shù)據(jù)到三維曲面模型的處理過程。經(jīng)過處理的得到的三維模型如圖3所示。

相比于以三坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)為代表的傳統(tǒng)測量網(wǎng)狀沖壓件三維坐標(biāo)的方法的接觸式坐標(biāo)測量存在的測量速度慢、測量精度不高的不足，運(yùn)用激光三坐標(biāo)測量儀進(jìn)行非接觸式測量，測量的速度更快，測量的精度更高。

且Geomagic對點云完成數(shù)據(jù)擬合得到的數(shù)字化三維模型更貼合實際的模型。

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5結(jié)語

對于網(wǎng)狀曲面沖壓件很難建立數(shù)學(xué)模型的問題，本文探索運(yùn)用逆向掃描的方式來重構(gòu)網(wǎng)狀曲面件的三維數(shù)學(xué)模型，結(jié)果表明該方法是切實可行的，為后續(xù)網(wǎng)狀曲面件的逆向建模提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。

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