《逆向工程與產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)》 課件 2.1 升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)

2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二升降座椅把手產(chǎn)品開發(fā)需求：（1）產(chǎn)品破損修復(fù)

隨著科技的發(fā)展及時(shí)代的進(jìn)步，人們?cè)絹碓阶⒅厣畹馁|(zhì)量，更多的人會(huì)選擇升降座椅來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的座椅，如圖所示。升降座椅在我們?nèi)粘＾k公室和學(xué)校教室也會(huì)經(jīng)常使用，由于升降把手使用頻繁，在日常生活中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)破損的現(xiàn)象，需要進(jìn)行修復(fù)。由于升降座椅廠家產(chǎn)品更新升級(jí)迭代，該升降把手已經(jīng)無法提供配件維修，能否利用所學(xué)習(xí)的逆向工程技術(shù)和3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)升降座椅把手的快速修復(fù)？2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二升降座椅把手產(chǎn)品開發(fā)需求：（2）產(chǎn)品缺陷檢測(cè)

由于升降座椅廠家產(chǎn)品更新升級(jí)迭代，該升降把手已經(jīng)無法提供配件維修，廠家需要該產(chǎn)品的三維模型進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)迭代設(shè)計(jì)，同時(shí)由于該產(chǎn)品在注塑生產(chǎn)時(shí)有嚴(yán)重的收縮變形，需要檢測(cè)出收縮缺陷部位，并在逆向設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行修復(fù)，能否利用所學(xué)習(xí)的三維掃描技術(shù)和逆向設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)升降座椅把手的缺陷檢測(cè)和逆向修復(fù)設(shè)計(jì)？2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二注塑件表面注塑縮水變形原因及解決方法

（a）縮水缺陷

（b）解決縮水缺陷后注塑件收縮（Sinkmarks，即縮水）是注塑成型缺陷之一。具體表現(xiàn)為：塑件表面材料堆積區(qū)域有凹痕。收縮主要發(fā)生在塑件壁厚厚的地方或者是壁厚改變等壁厚不

均勻的區(qū)域，如圖所示。

當(dāng)制品冷卻時(shí)，收縮（體積減小，收縮）發(fā)生，此時(shí)外層貼緊模壁的地方先凍結(jié)，在制品中心形成內(nèi)應(yīng)力。如果應(yīng)力太高，就會(huì)導(dǎo)致外層的塑料發(fā)生塑性變形，外層會(huì)朝里凹陷下去。如果在收縮發(fā)生和外壁變形還未穩(wěn)定（因?yàn)檫€沒有冷卻）時(shí)，保壓沒有補(bǔ)充熔融塑料到模件內(nèi)，在模壁和已凝固的制品外層之間就會(huì)形成沉降。這些沉降通常會(huì)被看成為收縮。

如果制品有厚截面，在脫模后也有可能產(chǎn)生這樣的縮水。這是因?yàn)閮?nèi)部仍有熱量，它會(huì)穿過外層并對(duì)外層產(chǎn)生加熱作用。制品內(nèi)產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力會(huì)使熱的外層向里沉降，在此過程中形成收縮。2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二注塑件表面注塑縮水變形原因及解決方法2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二1、該產(chǎn)品是為了檢測(cè)出上面的缺陷，需要的精度要求高，藍(lán)光三維掃描儀高達(dá)0.005mm的精度及工業(yè)相機(jī)500萬像素可以輕松發(fā)現(xiàn)缺陷；2、黑色物體需要噴顯像劑，噴涂完成后，顯像劑應(yīng)均勻覆蓋工件，薄薄一層，表面平滑，鍛煉學(xué)生的把控能力，以便應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的樣件；升降座椅把手三維掃描儀選型2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二三維掃描儀的掃描原理

三維掃描儀的掃描原理是設(shè)備光機(jī)投出光柵在物體上，光柵在物體表面產(chǎn)生一定畸變并反射，兩側(cè)相機(jī)同時(shí)采集反射信息，最后通過軟件進(jìn)行運(yùn)算出三維數(shù)據(jù)模型。因此，掃描設(shè)備可以接收到被測(cè)物體的反射光線是獲取三維數(shù)據(jù)的必要因素。

2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二三維掃描儀的掃描原理

三維掃描儀的掃描原理是設(shè)備光機(jī)投出光柵在物體上，光柵在物體表面產(chǎn)生一定畸變并反射，兩側(cè)相機(jī)同時(shí)采集反射信息，最后通過軟件進(jìn)行運(yùn)算出三維數(shù)據(jù)模型。因此，掃描設(shè)備可以接收到被測(cè)物體的反射光線是獲取三維數(shù)據(jù)的必要因素。

2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二物體表面材質(zhì)對(duì)掃描質(zhì)量的影響

黑色物體透明物體

反光物體投影光會(huì)被吸收，不滿足反射要素投影光透過物體發(fā)生折射，無法捕捉到反射的光線，不滿足反射要素投影光發(fā)生鏡面反射，無法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相機(jī)同時(shí)接收反射信息，不滿足同時(shí)要素2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二物體表面材質(zhì)對(duì)掃描質(zhì)量的影響

黑色物體投影光會(huì)被吸收，不滿足反射要素2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二物體表面材質(zhì)對(duì)掃描質(zhì)量的影響透明物體投影光透過物體發(fā)生折射，無法捕捉到反射的光線，不滿足反射要素2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二物體表面材質(zhì)對(duì)掃描質(zhì)量的影響

反光物體投影光發(fā)生鏡面反射，無法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相機(jī)同時(shí)接收反射信息，不滿足同時(shí)要素2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二

針對(duì)以上物體，解決方案可以從問題源頭下手，對(duì)物體進(jìn)行前期預(yù)處理，阻止光透過物體的處理的方式，就是利用讓物體的表面有“一層膜”附著，覆蓋住它原有的表面特性，即覆蓋住透明、黑色及反光的部分，讓投影光從掃描儀?物體?掃描儀這條路徑暢通無阻。對(duì)此，常用的“一層膜”就是--顯像劑。

在掃描的工作開始前，工程師通常需要對(duì)被掃描樣件進(jìn)行評(píng)估，從而開展掃描前的準(zhǔn)備。遇到暗黑色、高反光、透光的材質(zhì)，掃描前需要使用顯像劑。顯像劑的作用是在被掃描物體表面附著一層白色的粉末從而改變暗黑色、高反光和透光材質(zhì)的表面屬性，利于三維掃描儀高質(zhì)量的數(shù)據(jù)獲取。三維掃描預(yù)處理技巧---噴粉2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二三維掃描預(yù)處理---噴粉操作流程操作流程：(1)在噴粉前做好個(gè)人防護(hù)工作，如：戴好防塵口罩、護(hù)目鏡、手套，并選擇空曠不影響他人的場(chǎng)地。(2)噴涂顯像劑前，需要先搖勻顯像劑，使得顯像劑粉末充分溶解。(3)噴涂顯像劑時(shí)，在距離噴涂工件15-20cm左右位置，長(zhǎng)按噴嘴勻速劃過工件表面，通過手持角度以及滑動(dòng)速度控制噴涂效果，來回噴涂直至顯像劑覆蓋整個(gè)工件。(4)噴涂完成后，顯像劑應(yīng)均勻覆蓋工件，表面平滑。2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二三維掃描預(yù)處理---噴粉技巧(1)

噴粉前應(yīng)搖勻顯像劑，避免粉末因未溶解而成顆粒狀影響掃描數(shù)據(jù)質(zhì)量；(2)

噴涂速度應(yīng)均勻，避免工件因顯像劑噴涂不足而影響掃描數(shù)據(jù)；(3)

噴涂距離不宜過近，噴涂過程因滑動(dòng)噴涂，需避免太近或同一位置噴涂太多顯像劑而形成積液，影響數(shù)據(jù)精度。(4)

噴涂過程中由于液體覆蓋在工件表面還未揮發(fā)，直接用手接觸工件會(huì)留下指紋而影響后續(xù)掃描數(shù)據(jù)效果，建議佩戴橡膠手套或等液體揮發(fā)、干燥后再觸碰工件。2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二噴粉對(duì)精度的影響

考慮到檢測(cè)中對(duì)于精度具有高要求，噴上一層顯像劑對(duì)于精度是否有影響？

為了驗(yàn)證這個(gè)問題，我們對(duì)于常用的DPT-5和鈦粉進(jìn)行了測(cè)試。

以O(shè)KIO-5M為測(cè)試設(shè)備，分別對(duì)陶瓷塊多次噴涂DPT-5/鈦粉來測(cè)試噴涂顯像劑對(duì)精度的影響。經(jīng)測(cè)試得到以下結(jié)果：1.噴涂不同顯像劑對(duì)尺寸影響不同，鈦粉對(duì)結(jié)果影響最小，掃描精度要求比較高的樣件推薦噴涂鈦粉；2.鈦粉噴一次尺寸增加1~2um,噴DPT-5一次尺寸增加5~6um。2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二藍(lán)光三維掃描儀的基本操作步驟1、系統(tǒng)啟動(dòng)

事先確保硬件接線正確，接通所有硬件的電源；啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)光柵發(fā)射器；啟動(dòng)程序，顯示的有主程序界面以及兩個(gè)相機(jī)圖像實(shí)時(shí)顯示界面；根據(jù)需要調(diào)整相機(jī)的參數(shù)，得到滿意的圖像質(zhì)量。2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二藍(lán)光三維掃描儀的基本操作步驟2、設(shè)備標(biāo)定2.1升降座椅把手三維數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目二藍(lán)光三維掃描儀的基本操作步驟3、產(chǎn)品掃描藍(lán)光三維掃描儀支持多種掃描模式——標(biāo)志點(diǎn)拼接、特征拼接、框架點(diǎn)拼接、轉(zhuǎn)臺(tái)拼接，如圖所示。①標(biāo)志點(diǎn)拼接：通過標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接，利用兩次拍攝之間的公共標(biāo)志點(diǎn)信息來實(shí)現(xiàn)對(duì)兩次拍攝數(shù)據(jù)的拼接。使用標(biāo)志點(diǎn)前，要對(duì)待測(cè)物體進(jìn)行分析，在需要、合適的位置上貼上標(biāo)志點(diǎn)，通過多次的掃描及拼接得到需要的數(shù)據(jù)；②特征拼接：通過工件本身的幾何特征進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接；③框架點(diǎn)拼接：先掃描框架點(diǎn)，根據(jù)