三维光学测量和逆向工程在汽车上的应用[外文翻译].rar

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三维光学测量和逆向工程在汽车上的应用

摘要
本文阐述了三维光学采集，逆向工程和快速成型在历史上著名的一千英里公路赛中的法拉利250上的一个非常特殊和指示性的例子，主要应用了基于非相干光投影的三维光学整体式数字转换器（这种技术，发展于实验室中）。整个过程包括样车的购置，点云的校整，三角模型的定义，样条曲线的创建，标准面的生成，直到最后规模化的生产。
这个过程的重要性，除了应用到一个独特的，久负盛名的历史性的赛车以外，展示了由于使用光学系统测量和大型表面的逆向工程，从而提高汽车车身装配零件和全尺寸粘土模型的精度和减少加工时间在汽车设计和改进过程中的一种轻松的应用。
关键词：光学数字化；逆向工程；汽车应用；三角网络；CAD模型；快速成型
1、 介绍
计算机辅助制造，逆向工程和快速成型是在设计和生产中满足当今减少产品面向市场时间，允许产品可再配置性和重塑，节约总体成本和在生产前和生产过程中实现完全质量控制的要求的关键因素。为此，近年来，人们对于产业结构中提高简便性和效率的硬件和软件工具的要求越来越高[1]。其中一个对这种要求最高的领域是三维数据采集和空间自由形体的处理。
在汽车领域，三维采集系统被认为是设计师的创意的有效助手：事实上，正是它让1：1的整车测量数据转换成三维模型成为可能。这个模型可以在计算机辅助造型和计算机辅助工业设计软件的环境下被进一步处理。在结合现代快速成型技术，设计师的作品可以在协同设计的框架内通过使用一定比例的复制品和进一步的改进而得到确认[2]。
直到今天，三维测量的传统解决方案仍是基于接触数字化：三坐标测量机（CMM）是这种类型设备中最复杂和准确的测量设备之一。然而，除了接触仪表外，为了满足要求还增加了光学测量仪器。后者的优势较于前者在于有限的侵入性，更高速的测量还有，通常来说，更低的成本。市场提供了大量的光学测量设备[3]。它们中的一些（小辐射三角仪，自动聚焦设备，激光条纹）作为探针已经成功地整合到三坐标测量机（CMM）中了[4-6]。
每当要求在很短的时间内测量复杂的，自由曲面表面，而又不需要非常高的测量精度时，广域激光扫描仪和全场光学数字转换器便可作为三坐标测量机（CMM）的有效替代选择。它们比CMM更快，在几秒钟之内便可提供物体的三维形状，同时可能用掉的费用也会更低[7-9]。这些系统在同CMM结合在串联运作中，表现出理想的解决方案，即便当精度和快速采集是必不可少的时候。
我们的实验室多年来在光学测量设备的设计和开发中一直很活跃[10-12]。这些设备同CMM结合的使用展现了在不降低测量精度的同时大幅度降低了测量时间[13]。此外，OPL-3D，一种基于不相干，有结构的光投射的新奇的、强大的光学数字转换器最近已经被开发[14]出来并以3DShape的商品名投放市场（Open Technologies srl,Italy）。