非接触式激光测量系统平台的搭建与实现

零件三维逆向工程对当今的机械制造业具有重大意义，其中，三维表面数据测量是三维模型重建的前提，即是逆向工程的关键步骤之一。而非接触式激光测量技术是今后逆向工程中三维表面数据获取的发展趋势。基于光学三角法测量原理，本文设计了一种非接触式激光测量系统平台，包括主要硬件的选取、硬件系统搭建和VC++软件系统设计。通过一个凹槽零件的实验测量，得到了零件的形状数据，验证了该测量系统的可行性。
关键词：逆向工程；非接触式测量；激光测量
代工业产品的研发、制造，一般通过产品构思、组件设计、部件加工，以及整机组装与产品检验等环节来完成，这一过程称为顺向工程(Forward Engineering)1。目前，大多数有关“逆向工程”技术的研究和应用都集中在几何形状，即重建产品实物的CAD模型和最终产品的制造方面，可称为逆向工程技术(Reverse Engineering，RE)2。逆向工程技术在各领域的应用也是以测量数据或者实物建立三维几何模型为基础的。其中，形状表面数字化即从实物获取足以描述物体的点数据，是三维模型重建的前提，即是逆向工程的关键步骤之一。因此，对于零件表面的三维数据获取即测量的研究对于逆向工程具有重要意义。
根据是否接触实物表面，三维表面数据采集方法可分为接触式和非接触式两大类。传统的三坐标测量机多采用接触式测量，其缺点是测量速度慢、易划伤被测表面、存在接触压力和半径补偿等。而非接触式主要有激光三角测量法、激光测距法、光干涉法、结构光学法、图像分析法等3。非接触式激光三角测量法(以下简称激光测量)可以有效避免在高精度测量中测量力带来的系统误差和随机误差，方便实现对软质和超薄型物体表面形状的测量，测量速度快，效率高。根据光源不同，又可分为点光源法、线光源法、面光源法等。
为了得到可靠的数据点，本文采用基于三角法测量的点光源法获取数据，进行非接触式激光测量系统的平台搭建和软件设计。