一種基于atos的齒輪三維數(shù)據(jù)采集輔助裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三維光學(xué)測(cè)量研究領(lǐng)域，尤其涉及一種基于ATOS的齒輪三維數(shù)據(jù)采集輔助裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]逆向工程技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和成熟以及數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步而迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科與技術(shù)。它的出現(xiàn)改變了原來(lái)CAD系統(tǒng)中從圖紙到實(shí)物的設(shè)計(jì)模式，為產(chǎn)品的迅速開發(fā)以及快速原型化設(shè)計(jì)提供了一條新的途徑。樣件的三維數(shù)據(jù)獲取是逆向工程第一步，ATOS就是一款專業(yè)的三維光學(xué)掃描測(cè)量裝置，其系統(tǒng)采用的是將投影測(cè)量和光柵測(cè)量方法相結(jié)合的三維測(cè)量技術(shù)，它是一種非接觸的光學(xué)測(cè)量方法。該種方法采用正弦光柵投影和相移技術(shù)，通過(guò)獲取全場(chǎng)條紋的空間信息和一個(gè)條紋周期內(nèi)相移條紋的時(shí)序信息，重建物體表面的三維信息。與其他方法相比，具有高精度、不受物體表面反射率影響等特點(diǎn)，也容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)測(cè)量。但是這種三維掃描儀較適用于簡(jiǎn)單、大面積面形，對(duì)于具有復(fù)雜面形的齒輪等零件，效果并不是很好。而齒輪在工業(yè)應(yīng)用中具有舉足輕重的作用，因此，研究具有復(fù)雜面形齒輪三維數(shù)據(jù)的測(cè)量具有重要意義。
[0003]傳統(tǒng)的測(cè)量方法是將齒輪放在地面或某平面上，并在齒輪表面貼上參考點(diǎn)，移動(dòng)ATOS三維光學(xué)掃描儀，從各個(gè)不同視角進(jìn)行拍攝，但是由于齒輪比較小且面形復(fù)雜，往往該方法并不能測(cè)得完整的三維數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行的基于ATOS的齒輪三維數(shù)據(jù)采集輔助裝置及方法，結(jié)合該裝置測(cè)得的齒輪三維數(shù)據(jù)完整、無(wú)毛刺、精度高。
[0005]本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種基于ATOS的齒輪三維數(shù)據(jù)采集輔助裝置，包括支架1、設(shè)置在支架I上的旋轉(zhuǎn)臺(tái)2、固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上表面中心位置的輔助塊4、固定在輔助塊4上表面中心位置的鎖止機(jī)構(gòu)；
[0007]該鎖止機(jī)構(gòu)用于在采集齒輪三維數(shù)據(jù)過(guò)程中，對(duì)齒輪9的內(nèi)環(huán)91進(jìn)行鎖止，使其固定在輔助塊4上。
[0008]所述鎖止機(jī)構(gòu)包括鎖止環(huán)5和沿鎖止環(huán)5徑向?qū)ΨQ分布的多個(gè)鎖止螺釘6;所述鎖止螺釘6的螺桿與鎖止環(huán)5螺紋配合。
[0009]所述鎖止螺釘6的螺帽置于鎖止環(huán)5內(nèi)；當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺帽時(shí)，鎖止螺釘6的螺桿沿鎖止環(huán)5徑向伸縮運(yùn)動(dòng)。
[0010]所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的下端面還設(shè)有一旋轉(zhuǎn)手柄3，旋轉(zhuǎn)手柄3的末端設(shè)有橡膠套8。
[0011 ]所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)2通過(guò)軸承7與支架I轉(zhuǎn)動(dòng)連接；當(dāng)擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)手柄3時(shí)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)2沿支架I圓周轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0012]一種齒輪三維數(shù)據(jù)采集方法，首先將待采集三維數(shù)據(jù)的齒輪9和輔助塊4的表面均勻噴涂顯像劑；在輔助塊4的四周表面和齒輪9的兩個(gè)表面分別粘貼多個(gè)相互間隔的參考點(diǎn)，并在齒輪9的齒頂處粘貼3?5個(gè)相互間隔的參考點(diǎn)，以便后續(xù)進(jìn)行拼接；
[0013]將齒輪9的內(nèi)環(huán)91套在鎖止環(huán)5上，轉(zhuǎn)動(dòng)各個(gè)鎖止螺釘6的螺帽，使螺桿的頂端與內(nèi)環(huán)91相抵觸，進(jìn)而將齒輪9固定在輔助塊4上；
[0014]利用ATOS三維掃描儀，先拍攝齒輪9的其中一個(gè)表面，并根據(jù)需要轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)2，以達(dá)到不同視角拍攝目的，測(cè)得齒輪9完整的一個(gè)表面三維數(shù)據(jù)，此時(shí)需將輔助塊4上的參考點(diǎn)一起拍攝，以便后續(xù)齒輪9的各個(gè)齒的三維數(shù)據(jù)的測(cè)量;調(diào)整ATOS攝像頭與齒輪9的齒頂同一水平線，對(duì)準(zhǔn)齒輪9的其中幾個(gè)齒進(jìn)行拍攝，并根據(jù)需要轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)2，逐步測(cè)得齒輪9的各個(gè)齒的三維數(shù)據(jù)；
[0015]然后松開鎖止環(huán)5上的鎖止螺釘6，取下并翻轉(zhuǎn)齒輪9，拍攝齒輪9的另一個(gè)表面，此時(shí)，無(wú)需拍攝齒輪9全部齒頂?shù)膱D像，僅需拍攝貼有參考點(diǎn)的頂齒，以便后續(xù)進(jìn)行拼接；
[0016]刪減測(cè)得三維數(shù)據(jù)中的非齒輪部分，并利用粘貼在齒頂各處的參考點(diǎn)，將兩次測(cè)得的三維數(shù)據(jù)拼接，即可得到完整齒輪的三維數(shù)據(jù)。
[0017]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0018]本發(fā)明解決了具有復(fù)雜形面齒輪三維數(shù)據(jù)測(cè)量的質(zhì)量問題，尤其是當(dāng)齒輪比較小時(shí)，可以通過(guò)輔助塊上的輔助參考點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得的齒輪三維數(shù)據(jù)完整、無(wú)毛刺、精度高。
[0019]本發(fā)明中的鎖止機(jī)構(gòu)將齒輪與輔助塊固定在一起、無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可有效防止由于各參考點(diǎn)相對(duì)位置變化而引起拍攝過(guò)程中的偏差過(guò)大問題。
[0020]本發(fā)明可通過(guò)手柄轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)達(dá)到不同視角拍攝目的，代替了傳統(tǒng)的移動(dòng)笨重ATOS設(shè)備方式，操作更加方便、安全。
[0021]本發(fā)明支架1、旋轉(zhuǎn)臺(tái)2、輔助塊4以及鎖止機(jī)構(gòu)均可拆卸組裝，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明基于ATOS的齒輪三維數(shù)據(jù)采集輔助裝置，裝配前的全局示意圖。
[0023]圖2為圖1裝配后的整體示意圖。
[0024]圖3為圖2中A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4為齒輪9置于輔助塊上的示意圖。
[0026]圖5為齒輪9的內(nèi)環(huán)91與鎖止機(jī)構(gòu)結(jié)合關(guān)系放大示意圖。
[0027]圖6為輔助塊4及鎖止機(jī)構(gòu)局部放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0029]實(shí)施例
[0030]如圖1至6所示。本發(fā)明公開了一種基于ATOS的齒輪三維數(shù)據(jù)采集輔助裝置，包括支架1、設(shè)置在支架I上的旋轉(zhuǎn)臺(tái)2、固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上表面中心位置的輔助塊4、固定在輔助塊4上表面中心位置的鎖止機(jī)構(gòu)；該鎖止機(jī)構(gòu)用于在采集齒輪三維數(shù)據(jù)過(guò)程中，對(duì)齒輪9的內(nèi)環(huán)91進(jìn)行鎖止，使齒輪9固定在輔助塊4上。[0031 ] 所述鎖止機(jī)構(gòu)包括鎖止環(huán)5和沿鎖止環(huán)5徑向?qū)ΨQ分布的多個(gè)鎖止螺釘6;所述鎖止螺釘6的螺桿與鎖止環(huán)5螺紋配合。鎖止環(huán)5可通過(guò)鉚接、焊接方式固定在輔助塊4上;輔助塊4可通過(guò)螺栓、焊接等方式固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上。
[0032]所述鎖止螺釘6的螺帽置于鎖止環(huán)5內(nèi)；當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺帽時(shí)，鎖止螺釘6的螺桿沿鎖止環(huán)5徑向伸縮運(yùn)動(dòng)。
[0033]所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的下端面還設(shè)有一旋