非接觸式激光測量系統平臺的搭建與實現

零件三維逆向工程對當今的機械制造業具有重大意義，其中，三維表面數據測量是三維模型重建的前提，即是逆向工程的關鍵步驟之一。而非接觸式激光測量技術是今后逆向工程中三維表面數據獲取的發展趨勢?；?a href='http://www.qd573.com/v/tag/4854/' target='_blank' class='arckwlink_none'>光學三角法測量原理，本文設計了一種非接觸式激光測量系統平臺，包括主要硬件的選取、硬件系統搭建和VC++軟件系統設計。通過一個凹槽零件的實驗測量，得到了零件的形狀數據，驗證了該測量系統的可行性。
關鍵詞：逆向工程；非接觸式測量；激光測量
代工業產品的研發、制造，一般通過產品構思、組件設計、部件加工，以及整機組裝與產品檢驗等環節來完成，這一過程稱為順向工程(Forward Engineering)1。目前，大多數有關“逆向工程”技術的研究和應用都集中在幾何形狀，即重建產品實物的CAD模型和最終產品的制造方面，可稱為逆向工程技術(Reverse Engineering，RE)2。逆向工程技術在各領域的應用也是以測量數據或者實物建立三維幾何模型為基礎的。其中，形狀表面數字化即從實物獲取足以描述物體的點數據，是三維模型重建的前提，即是逆向工程的關鍵步驟之一。因此，對于零件表面的三維數據獲取即測量的研究對于逆向工程具有重要意義。
根據是否接觸實物表面，三維表面數據采集方法可分為接觸式和非接觸式兩大類。傳統的三坐標測量機多采用接觸式測量，其缺點是測量速度慢、易劃傷被測表面、存在接觸壓力和半徑補償等。而非接觸式主要有激光三角測量法、激光測距法、光干涉法、結構光學法、圖像分析法等3。非接觸式激光三角測量法(以下簡稱激光測量)可以有效避免在高精度測量中測量力帶來的系統誤差和隨機誤差，方便實現對軟質和超薄型物體表面形狀的測量，測量速度快，效率高。根據光源不同，又可分為點光源法、線光源法、面光源法等。
為了得到可靠的數據點，本文采用基于三角法測量的點光源法獲取數據，進行非接觸式激光測量系統的平臺搭建和軟件設計。