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随着航天、航空、造船、汽车和模具工业的飞速发展,逆向工程已经成为制造业的一个重要环节。实现逆向工程中的两个必须的步骤是数据采集和数据后续处理。国内外现阶段,完成数据采集主要是依赖接触式三维坐标测量机。由于接触式测量机的测头价值昂贵且容易损坏,所以发展无接触力的非接触式三维激光扫描机十分必要。
进、排气道形状对发动机性能影响很大,与气道的CAD/CAM/CAE紧密相关的气道的三维流动模拟计算成为当前研究的一个热点。气道逆向工程研究,有广阔的应用前景。基于激光三角法的线结构激光测量是三维测量领域中运用得较为成熟的一种技术,所以在参考了国内外相关研究经验的基础上,进行整个线激光三维扫描系统的研究与开发,并根据螺旋进气道的特殊性,进行气道扫描适应性研究,以满足汽车螺旋气道的逆向工程研究需要。
对线激光三维扫描系统的研究包括总体:系统实现方案的制定,计算模型的确定,运动控制方案的确定和选用合适的控制设备,图像摄取方案的确定和选用合适的图像获取设备,制定系统的定标方法和图像的处理方案,按照控制和数据处理要求设计三维扫描软件,将初步的三维扫描系统应用于汽车的螺旋气道扫描,并对获得的“点云”进行预处理和曲面重建。整个系统的研究难点在于精度的控制,包括运动控制的精度、图像获取的精度和数据处理的精度。因为设备和环境都会给整个扫描系统带来很大的精度影响。最终目标是希望能够根据螺旋气道模型制造出符合精度要求的逆向物体,从而完成整个逆向工程系统,而激光三维扫描系统是整个逆向工程系统的重要前提,所以当前的研究重点是首先获得符合要求的“点云”数据,成功完成数据的获取。还对获得的螺旋气道“点云”进行去噪、精减、平滑、修补等处理,并分别采用网格和特征线的方法进行曲面的重建。
在参考国内外相关技术的基础上,进行激光三维扫描系统的研究,并根据实验室的实际情况和螺旋气道的特殊性,进行系统的修改和创新,获得了较好的实验结果,可为相关研究工作提供参考。