腔体内腔结构三维扫描检测法
【专利摘要】本发明公开了一种腔体内腔结构三维扫描检测法。该检测法包括：第一步，在腔体外壁固定定位球体；第二步，通过测量软件在腔体上建立与产品数模同样的工件坐标系，并对各个定位球体进行测量并记录下工件坐标值；第三步，通过机器坐标系测量片体上的定位球体的球体坐标值；第四步，把片体上定位球体的机器坐标值手动更改为缸盖解剖之前测量的工件坐标值；第五步，对片体的内部轮廓进行扫描构建三维模型，并与导入的产品数模进行3D比对。该检测法通过将解剖后的片体与产品数模进行3D比对，以观察到内部轮廓的彩色偏差图，能够通过图中的色差带以及铸件表面的颜色直观地看出它的尺寸偏差情况。
【专利说明】腔体内腔结构三维扫描检测法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三维扫描领域，特别涉及一种腔体内腔结构三维扫描检测法。
【背景技术】
[0002]三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。
[0003]三维扫描仪作为一种快速的立体测量设备，弥补了三坐标测量机存在的易于损伤测头、划伤被测零件的表面、测量速度慢、不易获得连续的坐标点和无法对易碎、易变形的物体进行测量的缺点。因其测量速度快、精度高、非接触、使用方便等优点而得到越来越多的应用。
[0004]通常扫描后得到的测量数据是由大量的三维坐标点所组成，根据扫描仪的性质、扫描参数和被测物体的大小，由几百点到几百万点不等，这些大量的三维数据点称为“点云”。使用三维扫描仪对产品进行扫描，可以将点云数据采集到计算机中创建实际物体的数字模型(这个过程称做三维重建)。
[0005]目前三维扫描在的应用，首先是使用三维扫描仪对产品进行扫描，通过采集到的点云数据构建成面，然后用扫描数据(扫描构建的三维模型)与产品数模(产品设计三维模型)进行拟合对齐，拟合完成后进行3D比较，生成彩色偏差图，通过图中的色差带以及铸件表面的颜色就可以很直观地看出它的尺寸偏差情况，从而更容易帮助我们对零件尺寸情况进行分析。
[0006]对于一些想要具体尺寸偏差的位置可以创建注释，这样可以显示此处偏差的具体数值，通过数值我们可以检查某些需要加工的位置加工余量否足够。可以通过形位公差标注检查某些平面的平面度，检查某些搭子的位置度等一些形位公差。同时，还可对尺寸偏差较大位置，进行多点注释，根据注释的尺寸偏差平查找尺寸变化规律。
[0007]目前使用三维扫描来进行3D比对分析，主要是对产品的外表面轮廓进行扫描分析，对于内腔结构部分，只能通过解剖后再对其进行扫描，但由于解剖后的片体没有与产品数模(设计三维模型)同样的坐标系，所以很难对其进行3D比对。
【发明内容】
[0008]本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，提供了一种简单快捷，能够将解剖后的片体与产品数模进行3D比对，以观察到内部轮廓的彩色偏差图，通过图中的色差带以及铸件表面的颜色直观地看出它的尺寸偏差情况的腔体内腔结构三维扫描检测法。
[0009]为达到上述目的，根据本发明提供了一种腔体内腔结构三维扫描检测法，具体步骤包括:
[0010]第一步，在腔体外壁固定定位球体，并保证多片解剖后腔体的每个片体上至少有三个定位球体；[0011]第二步，通过测量软件在腔体上建立与产品数模同样的工件坐标系，并对各个定位球体进行测量并记录下工件坐标值；
[0012]第三步，用线切割将腔体解剖成片体，并通过机器坐标系测量片体上的定位球体的球体坐标值；
[0013]第四步，把片体上定位球体的机器坐标值手动更改为缸盖解剖之前测量的工件坐标值，并通过定位球体的工件坐标值利用三维比对软件上的最佳拟合功能创建工件坐标系;
[0014]第五步，在扫描软件上导入片体新创建的工件坐标系，然后对片体的内部轮廓进行扫描构建三维模型，并与导入的产品数模进行3D比对。
[0015]上述技术方案中，腔体为缸盖。
[0016]上述技术方案中，多片解剖后腔体的每个片体上固定有三个定位球体。
[0017]上述技术方案中，定位球体焊接固定在腔体外壁。
[0018]上述技术方案中，第二步的测量软件采用PC-DMIS2010。
[0019]上述技术方案中，第四步的三维比对软件采用Geomagic Qualify2012。
[0020]上述技术方案中，第五步的扫描软件为采用ScanWorks V5.5。
[0021]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:该腔体内腔结构三维扫描检测法简单快捷，通过将解剖后的片体与产品数模进行3D比对，以观察到内部轮廓的彩色偏差图，能够通过图中的色差带以及铸件表面的颜色直观地看出它的尺寸偏差情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明的腔体内腔结构三维扫描检测法的焊接定位球体的示意图；
[0023]图2为本发明的腔体内腔结构三维扫描检测法的通过机器坐标系测量球体坐标值的示意图；
[0024]图3为本发明的腔体内腔结构三维扫描检测法的流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图，对本发明的一个【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受【具体实施方式】的限制。需要理解的是，本发明的以下实施方式中所提及的“上”、“下”、“左”、“右”、“正面”和“反面”均以各图所示的方向为基准，这些用来限制方向的词语仅仅是为了便于说明，并不代表对本发明具体技术方案的限制。
[0026]本发明的腔体内腔结构三维扫描检测法简单快捷，通过将解剖后的片体与产品数模进行3D比对，以观察到内部轮廓的彩色偏差图，能够通过图中的色差带以及铸件表面的颜色直观地看出它的尺寸偏差情况。
[0027]以下详细的描述通过举例但非限制的方式说明了本公开，应该明白的是本公开的各种方面可被单独的实现或者与其他方面结合的实现。本说明书清楚的使本领域的技术人员能够制造并使用我们相信为新的且非显而易见的改进，描述了若干实施例、变通方法、变型、备选方案以及系统应用，包括当前被认为是执行本说明书中描述的发明原理的最好模式。当描述元件或特征和/或实施例时，冠以“一” “一个” “该”和“所述”旨在表示具有元件或特征中的一个或多个。术语“包括” “包含”和“具有”旨在为包括性的，并表示在那些具体描述的元件或特征以外还具有额外的元件或特征。
[0028]该腔体内腔结构三维扫描检测法提出了一种新的建立工作坐标的方法来完成产品内腔结构的三维扫描比对，下面以一种缸盖来举例说明，如图3所示，其具体步骤包括:
[0029]第一步，首先在缸盖外壁焊接定位球体，并保证多片解剖后缸盖的每个片体上至少有三个定位球体；
[0030]例如在缸盖的四周规划好的位置上焊接上球体1、球体2、球体3 (如图1所示)，如果缸盖要进行多片解剖，贴球体时要保证解剖后每个片体上要有三个球体，并用数字1、2、3做好标记。
[0031]第二步，通过测量软件在缸盖上建立与产品数模(产品设计三维模型)同样的工件坐标系4，并对球体1、球体2、球体3进行测量并记录下球体的工件坐标值；其中,测量软件采用 PC-DMIS2010。
[0032]例如:球体1、球体2、球体3经过测量记录下的工件坐标值为:球体I (X:20.115、Y:-97.454,Z:62.312)，球体 2 (X:128.256,Y:63.668,Z:87.845)，球体 3 (X:128.253,Y:238.698、Z:70.688)。
[0033]第三步，用线切割将缸盖解剖成片体6 (如图2所示)，然后通过机器坐标系5测量片体6上的球体1、球体2、球体3球体坐标值；
[0034]这时测量的球体坐标值为机器坐标值，如第三步中的各个球体的机器坐标值分别为:球体 KX:698.951、Y:223.805,Z:60.471)，球体 2(X:831.174,Y:379.882,Z:72.553)，球体 3 (X:850.582、Y:548.814、Z:48.648)。
[0035]第四步，把片体6上的球体的机器坐标值手动更改为缸盖解剖之前测量的工件坐标值，各个球体要一一对应，更改好坐标值后，通过这三个球体的坐标值利用三维比对软件上的最佳拟合功能创建坐标系；其中，三维比对软件采用Geomagic Qualify2012。
[0036]通过这三个球体的坐标值利用软件上的最佳拟合功能创建坐标系利用的是逆向原理。这样在片体6上建好的工件坐标系4就和缸盖没解剖之前的工件坐标系是一样的，之后把坐标系导出。
[0037]第五步，在扫描软件上导入片体工件坐标系4，然后对片体的内部轮廓进行扫描，扫描好以后导入产品数模(产品设计三维模型)进行3D比对；其中，扫描软件采用ScanWorks V5.5。
[0038]因为产品数模(产品设计三维模型)是一个整体三维图，所以产品数模(产品设计三维模型)也要和实物一样切开，这样比对就可以观察到内部轮廓的彩色偏差图，通过图中的色差带以及铸件表面的颜色就可以很直观地看出它的尺寸偏差情况。
[0039]综上，该腔体内腔结构三维扫描检测法简单快捷，通过将解剖后的片体与产品数模进行3D比对，以观察到内部轮廓的彩色偏差图，能够通过图中的色差带以及铸件表面的颜色直观地看出它的尺寸偏差情况。
[0040]以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种腔体内腔结构三维扫描检测法，其特征在于，具体步骤包括: 第一步，在腔体外壁固定定位球体，并保证多片解剖后腔体的每个片体上至少有三个定位球体； 第二步，通过测量软件在腔体上建立与产品数模同样的工件坐标系，并对各个定位球体进行测量并记录下工件坐标值； 第三步，用线切割将腔体解剖成片体，并通过机器坐标系测量片体上的定位球体的球体坐标值； 第四步，把片体上定位球体的机器坐标值手动更改为缸盖解剖之前测量的工件坐标值，并通过定位球体的工件坐标值利用三维比对软件上的最佳拟合功能创建工件坐标系；第五步，在扫描软件上导入片体新创建的工件坐标系，然后对片体的内部轮廓进行扫描构建三维模型，并与导入的产品数模进行3D比对。
2.根据权利要求1所述的腔体内腔结构三维扫描检测法，其特征在于:所述腔体为缸至JHL ο
3.根据权利要求2所述的腔体内腔结构三维扫描检测法，其特征在于:所述多片解剖后腔体的每个片体上固定有三个定位球体。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的腔体内腔结构三维扫描检测法，其特征在于:所述定位球体焊接固定在腔体外壁。
5.根据权利要求1所述的腔体内腔结构三维扫描检测法，其特征在于:所述第二步的测量软件采用PC-DMIS2010。
6.根据权利要求1所述的腔体内腔结构三维扫描检测法，其特征在于:所述第四步的三维比对软件采用Geomagic Qualify2012。
7.根据权利要求1所述的腔体内腔结构三维扫描检测法，其特征在于:所述第五步的扫描软件采用ScanWorks V5.5。
【文档编号】G01B21/20GK103759696SQ201310750127
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】刘家杰, 宁文通, 庞建召, 蓝珍之, 高亮先, 宁忠, 滕伦生 申请人:广西玉柴机器股份有限公司