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基于逆向工程技术的汽车门把手活动端设计

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晴天 发表于 2014-11-2 19:32:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
    汽车门把手活动端设计,零件的点云数据采集是指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。由于后续的复杂曲面建模、评价、改进和制造等工作都是以点云数据为基础,本课题研究的汽车门把手是个组合件,由固定端和活动端组成,如图2.1所示。本章主要研究汽车门把手活动端的逆向设计。
    2.1、汽车门把手活动端模型点云数据采集
    零件的点云数据采集是指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。由于后续的复杂曲面建模、评价、改进和制造等工作都是以点云数据为基础,因而,高效、高精度地实现样件表面的数据采集,是逆向工程技术实现的关键技术之一,也是逆向工程最基本,最不可缺少的步骤。可以这么认为,数据获取在产品设计师与逆向工程及CAD/CAM/CAE/RP/CNC之间扮演着桥梁的角色。 目前,用来采集物体表面数据的测量设备和方法多种多样,其原理也各不相同。根据测量探头是否同零件表面接触,逆向工程中物体表面三维数据的获取方法可分为如下两大类:接触式与非接触式。根据测头的不同,接触式又可分为触发式和扫描式;非接触式按其测量原理不同,又可分为光学式和非光学式。其中,光学式包括三角法、结构光法和激光干涉法等;而非光学式则包括CT测量法、MRI测量法、超声波法和层析法等。

    一、接触式测量 在接触式测量方法中,三坐标测量机(CMM)是应用最为广泛的一种测量设备。
    三坐标测量机(CoordinateMeasuringMachine,CMM)是20世纪60年代发展起来的一种高效率的新型精密测量仪器,是一种具有很强柔性的大型精密三坐标测量设备。在工业界,三坐标测量机最初应用于对零件和部件的尺寸、形状和相对位置进行快速、精确检测。随着三坐标测量机各方面技术的发展,特别是计算机控制的三坐标测量机的出现,三坐标测量机已广泛应用于对各类零件的自动检测和测量。 接触式测量的优缺点。优点有:接触式探头发展已有几十年,其机械结构及电子系统已相当成熟,有较高的准确性和可靠性;接触式测量的探头直接接触工件表面,与工件表面的反射特性、颜色及曲率关系不大;被测量物体固定在三坐标测量机上,并配合测量软件,可快速准确地测量出物体的基本几何形状,如面、圆、圆柱、圆锥和圆球等。缺点有:为确定测量基准而使用特殊的夹具,会导致较高的测量费用;球形探头很容易因为接触力而造成磨耗,同时损害工件某些重要部位的表面精度;接触式触发探头是以逐点方式进行测量的,测量速度慢;检测一些内部元件有先天的限制,如测量内圆直径,触发探头的直径必定要小于被测内圆直径;对三维曲面的测量,因传统接触式触发探头是感应元件,测得的数据是探头的中心位置,要测得物体的真实外形,则需要对探头进行半径补偿,因此,可能会存在误差修正的问题;接触探头在测量时,探头的力将使探头尖端部分与被测件之间发生局部变形,而影响测量值的实际读数;测量系统的支撑结构存在静态及动态误差;由于探头触发机构的惯性及时间延迟,使探头产生超越现象,趋近速度会产生动态误差。

二、非接触式测量
上面介绍了接触式测量技术,但接触式测量存在的缺点限制了它的应用领域,无法满足现代逆向工程的要求。随着测量技术的发展,由于接触式测量的一些不足和测量市场的需要,产生了非接触式扫描测量。非接触式测量克服了接触式测量的一些缺点,在逆向工程领域得到了广泛应用。非接触式测量设备是利用某种与物体表面发生作用的物理现象,如声、光、电磁等,来获取物体表面的三维坐标信息。如激光三角法、结构光法、工业CT法、核磁共振(MRI)法、超声波法和层析法等。由于其测量迅速,且不与工件接触,对于柔软质地的零件也能测量等优点,受到人们越来越多的重视。下面简要阐述一下有关激光三角法、结构光法和工业CT法的测量原理及优缺点。


1、激光三角法
激光三角法的基本原理是将有几何形状的激光投影到被测物体表面,并采用光电敏感元件在另一位置接收光的反射能量,根据光点或光条在物体上成像的偏移,通过被测物体基平面、像点、像距等之间的关系计算物体的深度信息。根据入射光线的不同,激光三角法可分为点光源测量、线光源测量和面光源测量三种,采用不同的方式进行测量所得到的数据的组织方法也不一样。激光三角法由于其具有非接触、不易损伤表面、材料适应性广、结构简单、测量距离大、抗干扰、测量点小、测量准确度高和可用于实时在线快速测量等特点,在几何量测量领域中得到了广泛的应用。


2、结构光法
结构光法的基本测量原理是把一定模式的光源投影到被测物体表面,受被测物体表面高度的影响,光栅影线发生变形,利用两个镜头获取不同角度的图像,通过解调变形光栅影线,就可以得到被测表面的整幅图像上像素的三维坐标。结构光法的主要优点是测量范围大、稳定、速度快、成本低、设备携带方便、受环境影响小和易于操作。缺点是精度较低,而且只能测量表面曲率变化不大的、较平坦的物体,工件本身的表面色泽、粗糙度也会影响测量的精度,为提高测量精度,需在被测物表面涂上“反差增强剂”或喷漆处理,以减小误差。同时还存在图像获取时间长和测量量程较短等问题。


3、工业CT法
工业CT最早出现于20世纪70年代,首先应用于医学诊断,后来推广到工业领域。工业CT对被测物体进行断层截面扫描,以X射线的衰减系数为依据,用数学的方法经过电子计算机处理而重建断层面图像,根据不同位置的断层图像建立物体的三维信息。工业CT是目前最先进的非接触测量方法,它可以在不破坏零件的情况下,准确地对物体的内部形状、壁厚、尤其是内部结构进行测量,而且对零件的材料没有限制。但是,其测量法存在测量系统的空间分辨率低、获取数据时间长、重建图像计算量大和设备造价高等缺点,到目前为止还没有得到广泛应用。 根据汽车门把手活动端的材料及结构情况,综合分析各测量方法的优缺点,确定塑件点云数据的获取方法采用激光三角法,获取的点云数据如图2.3
所示: 图2.3汽车门把手活动端模型点云数据

2.2、汽车门把手活动端模型表面数据预处理 数据预处理是逆向工程技术中一个十分重要的环节,数据预处理的好坏将直接影响到后续模型重构的质量。在数据采集过程中,无论是用何种测量设备、测量方式和测量系统,在测量过程中都不可避免的存在一些问题。因此,在模型重构之前,需要对所获得的点云数据进行预处理。目的是获得完整、准确的测量数据。点云预处理主要包括多视点云的对齐(拼合)、点云的过滤、数据精简和点云分割等内容。


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xbwlq147852 发表于 2014-11-4 21:46:30 | 显示全部楼层
如何确定把手CAS面的中心面呢?一般这个把手都是通用的,如何确定对称面
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 楼主| 晴天 发表于 2014-11-5 09:18:40 | 显示全部楼层
xbwlq147852 发表于 2014-11-4 21:46
如何确定把手CAS面的中心面呢?一般这个把手都是通用的,如何确定对称面

    把手的中心面是在做CAS的时候确定的,常常根据把手安装位置的腰线来确定的,通常前后门把手是通用的,但左右是对此的,还需要考虑是否安装有锁芯,有锁芯的和没有锁芯的结构是不同的!
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xbwlq147852 发表于 2014-11-6 20:48:55 | 显示全部楼层
中心面应该是把手前后两端安装点连线为中心面吧,前后通用,左右对称的话也就是要必须自身对称。对吗?
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我上你下 发表于 2015-12-25 05:04:02 | 显示全部楼层
我又回复了











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jjteh 发表于 2015-12-26 22:19:31 | 显示全部楼层
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李铁怪 发表于 2016-1-17 04:32:56 | 显示全部楼层
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equda 发表于 2016-1-30 06:39:48 | 显示全部楼层
支持一下吧!












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mrzyf 发表于 2016-4-13 09:02:44 | 显示全部楼层
不看不知道,看了才知道,好帖












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mrzyf 发表于 2016-5-22 02:29:55 | 显示全部楼层
大家看怎么样 我认为很好.












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