西安交通大学信息机电研究所西安交通大学模具与先进成形技术研究所技术研究特色西安交通大学工业三维摄影测量技术发展路线三维全场变形技术概述面向复杂机械和新型材料运行工况下或现场使用单位简介研究生招生XTDICXTDVCXTRTXTMicroXTDIC 3D控制箱数字散斑全场应变XTDP三维光学测量坐标变换XTDCAL工业近景摄影测量XTSD静态变形XTDA大型飞机风洞大视场高速运动物体动态变形和运动轨迹XTSOXTOMXTOM INSPECTOR三维扫描仪XTFLC板料热成形三维全场应变检测试验机XTSM板料和管材胀形成形试验的三维全场变形检测系统板料成形膜结构双轴双向拉伸试验机双轴四缸电液伺服静态、动态、疲劳试验机双向对称微拉伸试验机(用于光学和电子显微镜)TOMS-汽车模具三维光学快速检测系统专用系统核心技术:复杂工况三维全场动态变形检测技术关键技术产品应用领域系列产品概述三维全尺寸快速检测解决方案:大型复杂工件产品的反求和快速质量检测其他光学体式显微镜测量板料液压胀形试验的三维全场变形检测数据动画演示泡沫铝物体内部变形测量实验板料成形极限FLC快速测定(3D-DIC)飞机风洞模型三维全场应变检测(数字图像相关法)一种基于DIC技术识别焊缝材料参数的新方法高温三维全场应变测量(3000摄氏度以内)高速拉伸变形技术发展路线高速冲击振动模态分析实验---数字散斑应用圆棒试件疲劳实验汽车车桥的静态变形和数字散斑三维全场应变实验木材压缩和弯曲性能试验----全场应变分析型号和配置------XTDIC数字散斑应变测量分析一般测量步骤 XTDIC数字散斑系统计算步骤-----XTDIC数字散斑系统显示和编辑计算结果----XTDIC散斑系统输出功能------XTDIC数字散斑系统大幅面三维全场应变测量视频----XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统沙土全场变形实验-相似材料钛合金试件压缩变形三维数字散斑试验拉伸试验三维全场应变测量总体功能--XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统主要功能---XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统变形分析功能--XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析分析曲线功能---XTDIC三维数字散斑动态应变测量报表功能---XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统截线分析---XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统等势线分析--XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析XTDIC数字散斑系统与电子引申计比对试验XTDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统三维全场应变测量分析重型卡车车架和车门全方位静态变形和全场应变检测发动机活塞缸体受力三维静态变形实验相似材料模型变形实验-标志点变形和全场变形两种方法复合材料节点试验---基于XTSD的三维静态变形测量大型结构件大变形三维摄影测量相似材料模型实验-光学三维变形测量变形分析应用大尺寸大变形静态测量某汽车覆盖件冲压全场应变检测步骤和流程汽车覆盖件(长到6米)板料冲压全场应变三维检测板料成形极限FLC试验板料剪切实验装置大型汽车模具制件的实际板料成形三维全场应变检测数字图像相关法(散斑应变)在板料力学性能测试中的应用板料成形网格应变测量实验快速使用说明---XTSM板料成形应变测量分析系统评估模式说明-----XTSM板料成形分析计算模式-XTSM板料成形网格应变分析系统三维点云处理---XTSM板料成形网格应变分析系统网格模式---XTSM板料成形网格应变分析系统XTSM板料成形应变测量分析系统板料成形网格变形分析楼房振动变形实验飞机风洞模型静态变形测量飞机结构件运动特性的动态视觉测量系统动态变形和运动轨迹汽车模具快速质量检测和比对分析路面构造三维扫描及三维坐标获取TOMS汽车模具摄影测量系统实现汽车模具实型数字化检测汽车模具三维光学系统应用于汽车覆盖件回弹的计算三维检测应用比对分析和质量检测焊接过程高温三维全场应变实时检测焊接失稳变形光学非接触三维检测的研究三维全场变形应变系统在焊接学科的研究和应用焊接过程三维全场应变检测实验采用XTSD静态变形系统的焊接过程三维变形检测实验采用XTOM面扫描系统进行焊接变形实验焊接变形试验--光学三维动态变形测量大尺寸无缝焊接管道三维测量和变形分析焊接变形和应变分析船用螺旋桨叶片检测大型飞机三维光学快速测量建模关键技术研究大型水轮机叶片、汽轮机叶片、船舶螺旋桨的快速检测手机零部件三维测量测量实例三维光学测量的应用领域逆向设计应用客车逆向设计快速建模案例轿车、客车、卡车、火车等车辆的组装后产品质量检测大型挖掘机铲斗模型的建模和测量测量实例 测量系统软件界面三维扫描测量实例 逆向和检测汽车模具检测案例 大型泡沫和铸件快速检测其他测量案例行业应用复杂工况三维全场动态变形 检测技术三维全场变形技术概述应变(strain)工业摄影测量光束平差(捆绑调整)自标定方法数字图像相关法(Digital Image Correlatiom,DIC)工业数字近景摄影测量与机器视觉的关系机器视觉(Machine Vision)工业数字近景摄影测量Photogrametry国内外DIC相关研究链接国内外三维检测Strain Measurement by Digital Image Correlation数字散斑全场应变分析工业近景摄影测量静态大尺寸大变形动态变形和运动轨迹三维扫描和建模板料成形网格变形分析焊接变形和应变分析比对分析和质量检测点云处理和三角化相机标定其他综述
西安交通大学模具与先进成形技术研究所




随着现代工业制造水平的发展,产品零件大量采用不规则复杂曲面,其设计、生产、检测、试验等环节需要进行大量的三维曲面实体数字化和三维测量,迫切需要快速、高效、准确、移动式的三维测量技术和反求逆向设计技术。


西安交通大学先进制造技术研究所,综合机械设计、光学测量技术、计算机技术,在光学测量领域主要研究三维光学密集点云测量系统、工业数字近景三维摄影测量系统、三维检测软件研究开发、三维逆向设计、冲压应力云图三维测量、拉伸变形散斑三维图像处理,广泛应用于汽车工业、飞机工业、机械制造、模具设计、家电等制造行业的三维复杂曲面产品的三维测量、逆向设计、产品质量检测、尺寸检验、变形分析。


XTOM型三维光学点云测量系统不规则复杂曲面产品零件的移动便携式三维测量和逆向设计


XTDP型工业数字近景三维摄影测量系统便携式大型物体的关键点三维摄影测量


西安交通大学机械学院先进制造技术研究所专注于从事三维实体数字化的科学研究,研制了光学三维测量系统,并在逆向工程设计、三维数字化检测技术方面进行了大量研究,在三维数字化技术的三维实体数字扫描、三维机械和模具设计、三维检测技术方面的研究处于国内外领先水平。


研究所在三维光学测量技术上,主要研究领域如下:


1.光学三维密集点云测量系统


XTOM型光学三维密集点云测量系统与传统的三坐标测量仪和激光三维扫描仪相比,是一种高速高精度的三维扫描测量设备,系统具有速度快、精度高、易操作、可移动等特点,在物体的单面测量负面、测量精度等指标达到了国际先进水平,系统的软件和硬件可以根据需要专门进行开发和设计,这是国外系统所无法完成的,并且已经得到许多用户的实际应用检验,技术实用性强,广泛适用于各种需求三维数据的行业,如汽车工业、飞机工业、摩托车外壳及内饰、家电雕塑等。


2.数字近景工业三维摄影测量系统


XTDP型数字近景工业三维摄影测量系统用于对大型或超大型(几米到几十米)物体的关键点进行三维测量。与传统三座标测量仪相比,没有机械行程限制,不受被测物体的大小、体积、外形的限制,能够有效减少累积误差,提高整体三维数据的测量精度。该系统既可以单独使用,也可以与三维密集点云测量系统配合使用,能够有效地保证大型物体整体点云的拼接精度。


3.三维检测软件研究开发


对于三维密集点云的处理,研究点云的预处理、三角化、曲面化,能够将测量的工件密集点云与三维数模进行全尺寸比对,也能通过测量的工件密集点云进行各种计算和处理。可以针对不同的检测研究,开发专用的检测设备和软件。


4.三维逆向设计


具有三维逆向设计的全部技术力量,可以完成工件的三维数据扫描、点云处理、三维建模、模具设计和数值模拟。研究所拥有各种三维设计和处理软件,如Geomagic、Imageware、PolyWorks、CATIA、Pro/E、UG,以及板料成形模拟软件DYNAFORM和体积成形模拟软件DEFORM等。


5.医学三维测量技术研究


运用三维数值化技术,研究隐形牙套矫治器的牙齿三维扫描设备和软件、医学美容三维测量设备和软件、人体测量三维测量设备和软件、颌面、口腔、牙齿修复三维测量设备和软件。近年来,颅面部结构的三维测量与重建在口腔医学领域越来越受到人们的重视,它对颅面生长发育的研究、口腔正畸治疗的诊断设计、正领外科的手术设计、术后疗效的评价以及手术疗效的预测方面等都有十分重要的意义。


6.数字文物和数字文物博物馆系统


运用三维数值化技术,可以进行大批量文物的三维数据扫描。文物的三维数据显示,通过触摸屏或者投影电影为参观者提供三维的文物浏览显示服务。文物的三维数据管理,为博物馆提供文物的三维数据管理、编辑等计算机网络软件系统。提供文物的快速复制,通过三维测量快速建立文物的三维结构,实现文物的快速复制。


7.冲压应力云图三维测量


采用三维光学测量技术,研究冲压应力云图三维测量,实现应力云图的快速三维测量。


8.拉伸变形散斑三维图像处理


采用三维光学测量,运用散斑三维图像处理技术,实现拉伸变形的三维测量。


9.力学分析


物体变形的分析对于力学分析有十分重要的作用。对于变形测量,光测力学测量技术   (如云纹干涉法、散斑干涉法等)显示了其重要地位,并得到了广泛应用,但其所解决的主要是二维变形场的测量。实际上,许多物体的变形为三维变形,因此三维变形场对于获知物体的全部应力应变状态具有重要作用。而三维变形的测量,目前尚处于方法研究和实验室试验阶段。实际的大型结构的三维变形测量中,基本上仍沿用应变计、千分表、经纬仪等传统点测量方法,效率低下,同时难以获取全场的变形分布。因此三维形貌测量对于力学分析特别重要。


在航天航空航海领域中,仿真实验、评定越来越普遍,有时实际结构外形尺寸差别对结果影响很大大型目标(如飞机,火箭,舰船等)的生产中,当需要把分开生产的各部分进行拼接时,就必须精确知道拼接部分的三维形貌在风洞吹风实验中,实验模型外形的细微差异往往导致实验结果差别很大。因此工业界在加工控制和质量检测方面都迫切需要高精度、方便、经济的三维形貌和变形的测量方法,特别是可以用于工作现场的测量方法和设备。三维形貌和变形的测量技术也便成为国际国内在实验力学和测量领域研究的热点问题之一。



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