[发明专利]一种基于三维扫描数据的转向轴内径测量方法

摘要

发明属于工业测量领域，涉及一种测量大型工件(汽车转向节)内径方法。本发明解决了传统测量与工件直接接触，精度较低，且易对工件造成污染等缺陷，具有精度高、实时性，减少工人的劳动强度，提高系统可靠性等优点。本发明利用基于双目视觉系统原理搭建而成的三维扫描仪将扫描到的工件点云生成数据，并将其导入到PC的三维处理软件当中；然后，将扫描到各个角度的点云数据利用Geomagic Studio软件准确拼接到一起生成完整三维立体图像，并进行合并与封装处理，使图像达到最佳测量状态。根据曲线拟合的原理创建拟合孔，并调整半径以期望达到实际物体半径与拟合半径的重合，从而测得被测物体的半径数据。

主权项

一种基于三维扫描数据的转向轴内径测量方法：创建拟合孔来测量转向轴内径；所述的三维扫描数据是经过基于双目视觉系统原理搭建而成的光学拍照式三维扫描仪的扫描并处理得到的，所述的光学拍照式三维扫描仪是一种高速高精度的三维扫描测量设备，采用的是目前国际上最先进的结构光非接触照相测量原理；方法包括如下步骤：步骤1：所述的光学拍照式三维扫描仪将扫描到的大型工件(汽车转向节)点云生成三维数据，并将其导入到PC的三维处理软件当中；然后，将扫描到各个角度的点云数据利用Geomagic Studio软件准确拼接到一起生成完整三维立体图像，并进行合并与封装处理，使图像达到最佳测量状态；步骤2：所述的“创建拟合孔”指的是根据曲线拟合的原理在未知半径数据的圆柱形物体中创建圆心并调整半径以期望达到实际物体半径与拟合半径的重合，从而测得被测物体的半径数据；由此来看，最关键的一步是如何准确地确定立体工件的截面圆心；根据几何原理我们知道，通过不在一条直线上的三个点能且仅能作一个圆，因此，要确定一条圆曲线，至少需要不在其上的三个点；确定圆心方法如下：实地测量圆曲线上三点A、B、C，其坐标分别为A(x1，y1)，B(x2，y2)，C(x3，y3)，则圆心坐标及圆坐标可有下式求得： x = 1 2 [ x 2 + x 3 + ( y 2 - y 3 ) ctgr ] y = 1 2 [ y 2 + y 3 + ( x 3 - x 2 ) ctgr ] - - - ( 1 ) R=SBC／2sinr   (2)由以上公式可以看出，只要看A，B，C三点按顺时针排列，则(1)、(2)式皆适用；因此，(1)、(2)式是已知圆上三点求圆心坐标通用的公式；通过以上计算过程，可以求得圆心位置，为接下来在三维处理软件上的工作奠定了基础；步骤3：接下来要在Geomagic Studio软件上来拟合圆的圆心位置，并求得圆的直径：在被测柱形物体上寻找到其边缘不在一条直线上的三个点，并做标记；利用曲线拟合和三点定圆原理创建圆形模型并计算出圆心位置；在扫描数据上找到圆心位置，拟合一个圆孔，创建一个拟合的轴心；与此同时，可以调节半径距离以期望达到所给物体半径与拟合半径的重合，从而测得被测物体的实际半径。