[发明专利]一种板料成形回弹的光学检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是在板料成形回弹领域引入光学检测方法，具体地说是应用摄影测量技术和面扫描技术去获得板料回弹值的一个过程。

背景技术

金属板材在冲压过程不可避免的回弹现象正在愈来愈引起产品制造部门工程技术人员的重视。特别是各种浅拉深件，回弹问题更加明显，解决回弹问题的重要性也更加突出。对回弹问题控制的准确性与否将严重影响产品的成形质量和尺寸精度，也是实际工艺中很难有效克服的成形缺陷之一。由于成形过程本身的复杂性，回弹问题的解决己经成为世界性的难题。

回弹问题的存在造成零件的形状及尺寸与模具工作表面不符，直接影响了冲压件品质、表面品质和装配性能。数值仿真已被证实可用于回弹预测，一方面冲压回弹涉及到材料性能参数、冲压方式、工艺条件。冲压件几何形状及回弹预测理论与方法等多种因素的综合影响，另一方面仿真软件涉及到本构模型建立、单元选择、截面积分点、单元尺寸、虚拟冲头速度、摩擦特性、有限元算法和合理的参数选择，造成真实物理模型和数值仿真模型存在一定的偏差，以至回弹数值的测量难以准确表述，实际误差无法全面估计。

朱东波对板料回弹问题的国内外研究现状进行了综述。EsatV以三维实体单元进行了薄板的弯曲，得出了数值仿真结果与实验结果吻合较好的结论。Li K P以薄板拉弯为例研究了三维实体单元和壳单元对回弹的影响规律和适用性问题。李春光研究了回弹仿真过程中的材料成形的最优参数组合和补偿方法。张冬娟分析了有限元模拟参数对回弹预测精度的影响，从理论上推导了虚拟动能和与板料回弹预测精度的影响。臧顺来构建了薄板非线性弹性-高阶塑性本构模型，揭示了工艺参数、数值仿真参数和本构模型对回弹的影响规律。但都偏重于回弹理论预测的研究，对于实际工件回弹量的准确检测研究不够，且最终结果显示形式是一维方向的，检测点位置不能随意确定。因此研究板料成形回弹的机理，利用新的光学检测方法获取任意位置的三维方向回弹值具有十分重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学检测方法去获得板料制件任意点的三维方向回弹值的目的。

本发明的技术方案是：一种板料成形回弹的光学检测方法，使用摄影测量和面扫描相结合的方法实现对工件的回弹量检测，回弹后形状以测得的点云形式表达，回弹前形状以CAD数模表达，两者在逆向软件对比，在工件的任意位置确定回弹的三维方向数值及可视化数字表达方式，解决了大型复杂曲面产品回弹量难以精确测量及物理表述问题，它的步骤如下：

（1）建立工业数字近景摄影测量装置，使用标志点测量技术测量工件回弹后的形状，计算出工件表面粘贴的编码点和非编码点，导出全局标志点（非编码点）；

（2）建立面扫描装置，基于摄影测量输出的全局标志点，采用计算机双目视觉技术进一步测量工件，面扫描系统以非编码点为基础，实现获得点云的自动拼接；获得的回弹工件以点云形式表达，点云作为回弹后工件的形状，CAD数模作为回弹前的理想几何形状和比对基准，两者基于Geomagic Qualify或Imagewave逆向校核软件实现3-2-1对齐操作后，选取关键点，做截面或截线，其关键点沿法线长度的偏差作为回弹的数值，切线的夹角为回弹角，回弹方向根据点云偏离数模的方向进行判断，和法线相同方向为正，相反方向为负；

（3）快速获取工件的回弹数值，回弹点云通过和模具设计型腔三维CAD数模对齐后比较，获得板料成形后的回弹值。

所述步骤（1）中的工业数字近景摄影测量装置由编码点、非编码点、标尺、高性能计算机、软件系统组成。

所述步骤（1）中的面扫描装置由工业投影仪、工业数码摄像头两个、支撑平台一个、高性能计算机组成。

光学检测方法组成包括工业数字近景摄影测量系统（标志点测量技术）和面扫面系统（计算机双目视觉技术）。摄影测量系统组成包括编码点、非编码点、标尺、高性能计算机、软件系统；面扫描系统包括工业投影仪、工业数码摄像头两个、支撑平台一个（装配包括投影仪、相机、旋转云台等机械结构，一般安装在重型三脚架上）、高性能计算机等；该发明可以快速获取工件表面的几何特征，计算出数模，与模具设计型腔三维CAD数模比较，可以精确获得板料冲压件与模具各点的差值（回弹值）。该回弹值可以在物体的任意位置实现三维方向的回弹值数字化计算，得到精确值。

本发明还包括：单独采用面扫描设备对板料制件进行检测获得的回弹后点云形式,并获得回弹数值。