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基于ATOS系统在逆向工程中的应用.doc


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基于ATOS系统在逆向工程中的应用.doc基于ATOS系统在逆向工程中的应用
:ATOS三维光学测量系统是逆向工程技术的关键技术之一,通过分析ATOS组成、测量原理和测量方法,对ATOS系统扫描获得点云数据进行了详细分析,可以得到其误差主要由测量设备即零部件变形摩擦以及表面油膜分布不均造成,工作时温差以及磁场变化等因素对其也有影响,对减少ATOS系统测量误差具有一定指导意义。
关键词:ATOS逆向工程点云数据数据误差
0 引言
逆向工程主要包含有数据的测量、数据的预处理、曲面重构、CAD模型的建立和修改等四个阶段,其中数据的测量是逆向工程中的关键,数据的测量可以分为接触式测量和非接触式测量两类。在非接触式中,其中结构光测量技术在商品化的光学测量中最为流行,其中ATOS三维光学测量系统就是其中很有代表性的一种,它可以迅速采集大量实物表面数据点坐标而且能获得很高的精度。
1 ATOS的组成
ATOS由硬件和软件组成,硬件设施如图1所示。
计算机和显示器:用来安装曲面处理软件和测量系统软件,并控制测量的过程,最终运算得到光顺的曲线曲面。
传感器头:主要由主光源、D光学测量传感器组成,用来对焦和发出扫描的光栅光束以及通过检测照射在曲面的光点数据上,获取原型曲面的点云数据。
校准平板:用来校准系统测量的精度。
支架:用来支撑测量光学器件组。
通讯电缆:把控制信号输送给检测系统,再把测量传感器中数据反馈给控制系统以做下一步处理。
2 ATOS系统的原理及测量方法
ATOS系统是一个基于结构光的测量系统,它的测量实物的过程如图2所示,它由光源发出普通的白炽光投射到透射光栅上,然后通过聚光镜的聚焦从而形成平行的光栅条纹投影到被测的产品实体上,由于投影条纹受到了实体面形的调制而得到畸变的调制条纹,这样的调制条纹包含了实体的三维轮廓面形的全部信息。用CCD相机拍摄,再用图象处理方法来分析摄取到的信息最后再计算出要测实体的表面数据。
ATOS系统的数据测量包含有摄影测量以及光栅测量。其中通过摄影测量获得参考点坐标值。把摄影测量和光栅测量结合起来从而形成三维测量技术能够获得准确的数据。
3 ATOS系统的基本工作流程
ATOS系统扫描获得点云数据
ATOS是通过光栅条纹相移和光学三角形以及参考点的自动拼合等原理经过对物体的扫描得到数据。其中所说的光学三角形原理就是光源发出光线经聚焦透镜后投到物体表面而得到光斑,D。D上的成像光点也随之移动。被测表面位置量可通过传感器结构尺寸和像移动距离来确定。光栅条纹相移原理就是把正弦型条纹投到要测量的表面,我们把条纹以相位角逐渐递增形式投影,D像素读入也是正弦方式变化而且周期和条纹的周期相同。投影到表面的条纹,把变形光栅像看做是三维实物面对投影栅像相位和振幅调制所得到的。所以我们解调方法获得由于高度变化引起的相位变化,最后由高度关系求出相对参考面的高度数据。
误差点去除
在测量过程中因为测量设备精度、操经验、被测实物表面质量、环境等因素的影响,会产生一些误差点,误差点将直接影响重构模型的光顺性,应该把其剔除。
误差点又叫失真点,它是由于测量设备的参数改变或者环境变化而造成的。若是人工测量会产生操作误差,所以数据预处理关键是找出潜在的误差点。在相同的

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  • 时间2018-08-25