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1、某零件的3D检测实验单位：姓名:实验完成日期：2022年航空结构件质量控制与检测实训指导书学习目标1 .解激光三维扫描仪的工作原理。2 .了解应用三维扫描技术进行检测和逆向的一般过程。3 .初步掌握3D数据比对的方法。建议学时6-8学时学习过程镀金模型如图1所示，本次实验利用激光三维扫描仪对镀金模型进行扫描测量，扫描后将点云数据导入点云处理软件中进行预处理。图6-1某实物模型学习任务1:三维扫描的基本操作序号名称学习与操作活动提交内容1零件表面处理与贴点零件的喷涂标记点的粘贴基本规范2三维扫描仪的基本操作设备的基本原理认识设备基本操作设备的校准3扫描过程数据扫描过程多视角扫描方法数据的导出激光
2、三维扫描仪介绍(1)激光三维扫描仪原理三维扫描仪分为接触式三维扫描仪和非接触式三维扫描仪，其中非接触式三维扫描仪又分为光栅三维扫描仪(也称拍照式三维描仪)和激光扫描仪。而光栅三维扫描又有白光扫描或蓝光扫描等,激光扫描仪发出的激光又有点激光、线激光、面激光的区别，本次实验使用的激光扫描仪为手持式三维激光线扫描仪。手持式三维激光扫描仪，自带校准功能，采用红色线激光闪光灯，工作时将激光线照射到物体上，两个相机来捕捉这一瞬间的三维扫描数据，由于物体表面的曲率不同，光线照射在物体上会发生反射和折射，然后这些信息会通过第三方软件转换为3D图像。在扫描仪移动的过程中，光线会不断变化，而软件会及时识别这些变化
3、并加以处理而后形成图像。手持式三维扫描仪工作时使用反光型定位标点，与扫描软件配合使用。无需外部定位系统；扫描仪相对于部件的位置由三角测功能实时测定；弁照物与部件关联，因为标点固定在部件上；采集数据时可以移动部件；自动表面生成；投射到对象上的激光随对象形状发生变形。在扫描时，摄像头会拍摄该特定形状并对它进行计算。一般来说，应用三维扫描技术对机械零件或产品进行扫描后，有两大方面的应用：检测与逆向。检测是指将扫描后的点云进过处理后，与理论数模进行对比，做3D全形面和全尺寸的比对分析；逆向是指利用三维激光扫描仪获取物体的三维点数据后，利用逆向工程软件对获得的三维扫描数据进行整理和编辑，获取所需的三维特
4、征曲线和曲面，整理后得到机械零件的外形，为后续的创新设计或是加工制造做准备，流程图如图2所示。3.应用手持式三维扫描仪扫描测量样品的一般过程。扫描过程一般分为三个阶段，分别为：准备、扫描和保存。准备阶段：在目标样品上贴定位标点，校准扫描仪，根据样品特征配置扫描仪各项参数；扫描阶段：根据样品大小可以选择先扫描定位标点，也可以直接扫描样品，扫描完毕后可以对获得的点云数据进行简单的删除多余点云操作；保存阶段：保存方式分为两种，一种是扫描仪配套软件对应的格式，此种格式可以打开后继续扫描,一种是导出格式，可以对接后续的点云处理软件，如图3所示。图6-43D扫描工作流程（3）扫描注意事项本次实验用到的扫描
5、设备为CREAFORM公司生产的手持式激光三维扫描仪，型号为handyscan700,设备具体参数见表1。扫描对象是一个镀金模型。具体的扫描步骤分为：系统连接、扫描仪校准、扫描仪配置、样品扫描准备、扫描样品、数据保存与导出，详见表2。表1扫描仪参数重量0.85kg尺寸122X77X294mm测量速率480,000次测量/秒扫描区域275x250mm光源7束激光十字线（加额外1束）激光类别H（人眼安全）精确度最高0.030mm体积精确度0.020mm+0.060mm/m基准距300mm部件尺寸范围（建议）0.1-4m连接标准1XUSB3.0操作温度范围15-40操作湿度范围（非冷凝）10-90%
6、表2扫描测量方案步骤注意事项备注系统连接将电源插入插座，将电源连接到USB电缆，将USB电缆连接到计算机，将USB电缆的其他末端连接到扫描仪，启动VXeIements;扫描仪校准长时间没使用扫描仪需要对扫描仪进行校准，确保校准板附近没有反射物，扫描仪必须指向校准板中心，即蓝色圆圈所示的位置，并应将红线（扫描仪的高度和方向）对齐到绿色矩形内；扫描仪配置配置指根据待扫描表面的类型配置传感器快门时间，一般使用自动调节模式，当激光线完全在表面上时，将扫描仪的激光线平铺在表面上，直至调节完毕；样品扫描准备、当扫描样品反光很弱或很强时，应现在扫描样品上喷涂显像剂，消除反光，之后在样品上添加定位标点，标点距
7、离：在20mm和100mm之间，平坦区域需要的目标点较少，弯曲区域需要的目标点较多，目标点不要添加过多：添加容易，删除困难；扫描样品根据待扫描部件的表面选择适当的分辨率，在扫描时屏幕左侧显示距离表，指示扫描仪和部件之间的距离。扫描仪上部的3个LED灯也显示距离，应保持中等扫描距离，如果扫描仪距待扫描部件太近或太远，它将无法采集数据，当跟踪丢失时，在已扫描表面前重新定位扫描仪或添加标点；数据保存与导出扫描仪配套软件VXHements,在扫描过程中可以对扫描文件进行保存，格式为CSf,此种格式可以再次打开继续扫描未完成部件。在扫描完成后，一般导出Stl格式文件用于后续检测或逆向的中间格式文件。硬件
8、USB密钥定位目标点HandySCAN3DUSB3.0电缆校准板图65扫描仪硬件示意图软件界面菜单_主工具栏图6-6扫描软件界面图扫描过程图6-7扫描过程图示扫描流程灰一 660a-s笥彘更扫描方法1. 扫描仪的视野范围内应始终保持至少有4个标点2. 基准距为30 cm （12 in）0检查VXeIements上的测距仪或者扫描仪上的指示灯3. 始终尽可能地保持与表面垂直（或土 45度）4. 根据分辨率采用适当的速度辘1 .从包装箱内的保护泡沫下面取出校准板.2 将其置于周围无标点的安全位置。3 转到菜单：“配置/扫描仪/校准” .4 按下扫描仪上的主按钮启动采集过程并将扫描仪移动到绿色区域扫
9、描定位标点1将扫描模式切换到扫描定位标点。晦. a且小的位置。刖面10个测量为直线型，后面4个则带有角度。5采集14个懒后，优化将自动进行。6单击确定。0 EeSlID 04214Dx -OOOOOOy 04197Dz -00376Q大中 77197 /-OWBrwn 平均上 09151 /-02951 rwn你淮偏箜11257 mm AMSifi计 1 1 2469 rrvn图6-312D比较”中“创建注释”结果3-13：经过以上的步骤，geomagiccontrol的一个最简单的流程已接近尾声，下面将自动生成测试模型与参考模型之间的误差分析报告。选择“结果”菜单下的“创建报告”命令，点击“
10、正在自定义”,设置报告名称、报告格式、报告使用模板以及储存报告的文件的文件夹位置，对报告的些具体属性进行设置。设置完成后，点击“确定”启动报告生成。在此期间，请不要进行其它的操作，因为系统需要对屏幕进行快照。图6-32报告生成与设置3-14：报告生成结束后，打开在上一步骤中指定的文件夹，找到相应格式的文件。下图为自动生成的pdf格式的报告，至此，已完成geomagicControl的一个最简单的流程。报告如图6-32AOOI OBAW2 OBDoIa7oQmlDi QoooOOxQOCOODy： Q HceDy0 0717Dt 0202DT0 0075AQ 00000 Dy 0.004$ Ot
11、 QBA7 9 9。IAOOuIDXlpy6AOW - 0 9却 Di 01013 Of 000 Os 07ttO 4).1730 g 01014 Or OCOM Dx 014000 Q0 Of QOM Dx QOOX03127Oi QOOOO Oy QM g 0 MMA CZ O 0fi63 OK O OOOO Oy CMOO Or -0M3W2 Z D： OSOSI DL 0.0000 Or o oooo 33905,AOIOflB O Q818 Ox 0 0000 Oy 0 0000 8 0014N14.20S73415)2 UMONW-IMU tm 2U4 3.41S 4M61 4M1
12、XYZXYZXYZXYZ00l0193730414763461158016O&37SIOOOO00000-01926-002023041476346096541608173OO(X)O)W5-0104$A002-007212855.237146111261612699I00000000000717000752855237146133161.2774000004)*45-01045A0030.745$2421.8915460.8Me189.61151.0000-00486059!30.45142421.8430461.4221190.06290.065107932-06055(XM0064126
13、4218104891829125.00331000000000045-006J926421810489.1874I249J93OO(X)O00698-09976A005O2%722218476530MR54330MI00004)1013000000.27882221746353O.84S543587303414000004)9399A0060.36043019.2092499.4420125.7000I0000ODOOOOOOOO036043019.2092499.4420125.33960.0000000001.0000A0070.98762033.4832685.2140-25.11471
14、0000033720000009282203M461685.2140.2418640341400000-09399AOoeI110516084978713.3147-457600I000000000-00775-1107816084978713.2372-468678000004)06%-09976A009066631585OW5730826-73.4256I00000000000000-066631585(825730826-7409190000000000-I0000AOIO-0.90181629.4775456.2216-73.42561.00000000000000090181629.4775456.221672.52370.00000.00001OOOO图6-33报告部分截图示意五、思考题1 .在你学习过程中，遇到了哪些问题，你是如何解决的？2 .通过实验对三坐标测量过程的了解，请简单描述一下三坐标测量与量具测量的优缺点？3 .非接触测量方式的有哪些，详细阐述基本其原理？4 .航空件的复杂度增加？如何测量自由曲面、或曲面精度？5 .复杂航空件的在线检测需求？6 .复杂航空件的整体形状如何检测？7 .无三维文件时零件的数据化（快速扫描与逆向的需求）？
