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一种高精度3D扫描及重构系统的设计与实现

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  • 【题名】:一种高精度3D扫描及重构系统的设计与实现
  • 【年份】:2020
  • 【作者】:董浩浩
  • 【关键词】:机器视觉  模块设计  扫描重构系统  PLC  3D拟合重构
  • 【摘要】:随着机器视觉的兴起,加工制造产品表面质量可视化成了必然趋势。3D扫描测量重构技术让产品表面质量可视化,不仅可以用于产品在加工过程中实时监测,让企业安心;还可以用于产品加工后的表面质量检测,让客户放心。其检测工作原理是,通过扫描测量物体表面形貌特征,获取其空间三维坐标并进行模型重构。目前,人工检测存在检测人员工资成本高,检测效率低下而且检测标准不统一的弊端。采用国外设备检测价钱昂贵,而且核心技术会被封锁。因此,本文研究一种高精度3D扫描及重构系统用于表面质量检测,具体工作可概括如下:(1)搭建扫描重构系统硬件平台。完成机械模块设计、运动控制模块的机械电子设备选型、实物制作、机械部件的装配与整体电路图的设计、硬件实物接线。整个平台搭建过程为:从设计到制作到调试,若不合适再返回设计,这么一个循环尝试的过程。(2)设计扫描重构系统软件程序。用STEP 7-MicroWIN SMART软件编程,通过硬件SMART PLC 200控制器完成对机械硬件的运动控制;在Microsoft Visual Studio 2019环境下,用C++编写数据采集程序,通过硬件SMART PLC 200采集器完成对三维坐标的数据采集;用MATLAB软件,实现对三维坐标数据的处理及其拟合重构。(3)研究3D拟合重构模型及算法。首先分析了3D重构模型中各个元素的拓扑关系。再以外轮廓为长方形和外轮廓为圆形的待测物为例,找出了它们的拟合函数,用于外轮廓拟合重构。最后设计一个整体拟合重构算法,用于对物体表面整体坐标进行拟合重构。(4)验证实验。在扫描重构系统平台上,完成对机械加工产品的表面进行扫描重构的调试,扫描重构过程为自动化。结果显示,扫描重构系统的水平精度在0.01mm,垂直精度在微米级别,采用整体拟合重构算法重构可以实现无误差重构。
  • 【会议名称】:硕士
  • 【类别名称】:张宁,邢彦锋
  • 【载体】:西京学院
  • 【会议地点】:2020
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