学习目标

会使用三维扫描仪对规则性非曲面件进行扫描,学会进行扫描前喷粉操作,提取完整点云数据;并初步学会使用Geomagic Wrap软件进行点云数据处理的流程,会用逆向建模软件进行逆向建模的流程,并会对简单件进行三维数据检测。

知识点和技能点

喷粉。

Wrap中点云阶段工具。

对齐坐标系的要点。

自动划分领域。

面片草图。

拉伸。

项目引入

这是一个异形零件,为了更好地满足用户的需求,厂家决定利用逆向工程技术对其的外观、功能进行再创新、再设计。

工匠展示录
郑久强:砥砺29载,把自己炼成一块好钢
任务一 
异形零件三维数据采集
任务导引

任务描述

使用扫描仪完成给定异形零件各面的三维扫描。

任务材料

异形零件实物。

任务技术要求

高精度完成给定异形零件各面的三维扫描,保存扫描得到的数据为.asc文件或者.txt文件。

知识准备

一、三维数据采集过程

问题:你知道三维数据采集过程吗?

(1)喷粉。

对于一些铝合金等金属材质,光滑处可能会反射光线,影响正常的扫描效果,所以采用喷涂一层显像剂的方式进行扫描,从而获得更加理想的点云数据。

(2)粘贴标志点。

结合模型特点和扫描需求看工件是否需要贴标志点。

(3)制定扫描策略。

观察发现该零件整体结构是一个板类模型,为了更方便、更快捷,使用辅助工具(转盘)来对其进行拼接扫描(辅助扫描能够节省扫描的时间,同时也可以减少贴点的数量)。

(4)开始扫描。

扫描步骤的多少依据扫描经验及扫描时物体摆放角度而定,如果经验丰富或是摆放合适,能够减少扫描步骤,即减少扫描数据的大小。在扫描完整的原则上尽量减少不必要的扫描步骤,减少累计误差的产生。

二、喷粉

问题:哪些样件需要喷粉?

黑色锈蚀、透明、反光物体。

(1)黑色物体可以吸收投影光,对于光的反射率很低,对于暗黑色物体,不喷粉的情况下,不满足反射要求无法测量,无法获取与建立三维模型。

(2)透明材质的工件表面,光线会直接穿过零件,无法反射到检测器里,因此扫描设备无法捕抓工件表面的三维数据。

(3)反光材质的工件,会以集中的方式反射,而不是以扩散的方式反射。这就意味着光束击中扫描设备反射器的几率大大降低,导致3D扫描仪只能捕获一小部分反射光束。

问题:喷粉如何操作?

手持显像剂喷瓶,长按喷嘴,将显像剂喷涂在工件表面,通过手持角度以及滑动速度控制喷涂效果。

(1)摇均匀显像剂。

(2)喷显像剂时,距离15-20cm左右长按喷嘴匀速划过工件表面,来回喷涂直至覆盖整个工件。(喷涂过程尽量不触碰工件,以免影响喷涂效果。)

(3)喷涂完成后,显像剂应均匀覆盖工件,表面平滑。

问题:喷粉时注意问题?

(1)推荐白色显像剂,即时性喷雾剂,扫描后可自动挥发,对工件表面无着色污染。

(2)使用期摇匀,避免粉末颗粒状堆积影响扫描精度。

(3)喷涂距离不宜过近,喷涂尽量均匀,不要喷得太多,或显像剂喷涂缺漏,带来表面处理误差。

(4)贵重工件最好先试喷一小块,确认不会对表面造成破坏。

(5)不可对人体进行喷涂,皮肤一般可直接扫描,若确有需要可以施以适量化妆粉底。

扩展视频
喷粉
想一想:喷粉会影响扫描精度吗
任务实施

1.扫描工件前期处理

(1)喷粉:观察发现该零件是塑料材质,光滑处可能会反射光线,影响正常的扫描效果,所以采用喷涂一层显像剂的方式进行扫描,从而获得更加理想的点云数据。
(2)粘贴标定点:观察发现该零件整体结构表面没有深槽类特征,零件的尺寸大小在一个扫描幅面即可以完成,那么无须进行多视角测量,且可以不用粘贴标志点。

2.扫描步骤

步骤一

新建工程,给工程起个名字例如“yixinglingjian”,将零件放置转盘上,确定转盘和标准件在十字中间,尝试旋转转盘一周,在软件实时显示区域观察,以保证能够扫描到整体;观察软件实时显示区域处标准件在该区域的亮度,通过软件中设置相机曝光值来调整亮度;并且检查扫描仪到被扫描物体的距离,此距离可以依据软件左侧实时显示区域的白色十字与黑色十字重合确定,当黑、白十字重合时扫描仪到被扫描物体的距离约为 600mm,此距离点云提取质量最好。所有参数调整完成后,点击“开始扫描”,开始第一步扫描。

步骤二

转动转盘一定角度,必须保证与上一步扫描有公共重合部分,这里说的重合是指绿色非编码点重合,即上一步和该步能够同时看到至少四个标志点(该单目设备为三点拼接,但是建议使用四点拼接)。

想一想:每次旋转转盘时角度是否必须一致
步骤三

同步骤二类似,向同一方向继续旋转一定角度扫描。

步骤四

转动转盘一定角度,必须保证与上一步扫描有公共重合部分,这里说的重合是指标志点重合,即上一步和该步能够同时看到至少三个标志点(该单目设备为三点拼接,但是建议使用四点拼接)。

到此为止,扫描工作已经完成。在软件的左侧“模型管理器”中选择要保存的点云数据,在工具栏中点击【点】-【联合点对象】按钮,将多组数据合并为一组数据。在合并后的数据位置,点击“鼠标右键”选择对话框中的“保存”按钮,将点云数据保存在指定的目录下,文件的格式为“yixing.asc”,紧接着对其进行点云处理操作。

温馨提示

软件默认的单位为“英寸”,可点击工具栏中的【工具】-【单位】按钮,将单位修改为“毫米”。

微课
异形零件数据采集
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