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
XTDP三维摄影测量系统

XTDP 三维摄影测量系统


XTDP三维摄影测量系统,是国内唯一自主知识产权的的近景工业摄影测量系统,是一个便携式三坐标工业测量系统。用普通高分辨率单反相机(非量测相机),通过多幅二维照片,计算工件表面关键点三维坐标,采用编码点技术实现自动化测量。用于对中型、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。可以代替传统的激光跟踪仪、关节臂、经纬仪等,而且没有繁琐的移站问题,可以全方位方便测量大型工件。


XTDP三维摄影测量系统既可以单独使用,也可以与XTOM三维扫描仪配合使用,能够有效地保证大型物体整体点云的拼接精度。




     

XTDP三维摄影测量系统——系统组成

系统测量软件:系统测量软件安装在高性能的台式机或笔记本电脑上。

编码参考点:由一个中心点和周围的环状编码组成,每个点有自己的编号。   

非编码参考点:圆形参考点,用来得到测量物体相关部分的三维坐标。

专业数码相机:固定焦距可互换镜头的高分辨率数码相机。

高精度定标尺: 刻度尺作为测量结果的比例,具有极精确的已经测量的参考点来确定它们的长度。

XTDP三维摄影测量系统——系统特点

自主知识产权的核心算法------捆绑调整算法,技术达到国外先进水平。

可以测量出大型物体(几米到几十米)表面的编码点与标志点的三维坐标。

可配合XTOM三维扫描系统,快速获得高精度的超大物体的三维数据,对大面积曲面的点云信息进行校正,大大提高三维扫描仪的整体点云拼接精度。

可以对被测工件与CAD数模进行三维几何形状比对,快速方便地进行大型工件的产品外形质量的检测;

可以测量出工件在受力情况下不同时期的位移和变形,可以对飞机、桥梁、汽车等进行三维测量检测、形变检测。

XTDP三维摄影测量系统——系统用途

逆向设计:快速获取零件的关键点云数据,建立三维数模,达到快速设计产品目的。

     点击查看逆向设计案例

产品检测:生产线产品质量控制和形位尺寸检测,特别适合复杂曲面的检测,可以检测铸件、锻件、冲压件、模具、注塑件、木制品等产品。

变形分析:变形分析分为行静态变形分析和动态变形分析,可以应用在板料成形、焊接变形、风洞变形、温度变形等领域。

     点击查看静态变形分析案例

XTDP三维摄影测量系统——应用案例


飞机风洞模型静态变形测量

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三维扫描进行焊接变形实验汽车车桥的静态变形和数字散斑三维全场应变实验

复合材料节点试验---基于XTSD的三维静态变形测量

船用螺旋桨叶片检测

大尺寸无缝焊接管道三维测量和变形分析

汽车模具检测案例大型泡沫和铸件快速检测

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

大型挖掘机铲斗模型的建模和测量


轿车、客车、卡车、火车等车辆的组装后产品质量检测



客车逆向设计快速建模案例

大型水轮机叶片、汽轮机叶片、船舶螺旋桨的快速检测



XTDP三维摄影测量系统——功能详述

功能

说明

计算模式

XTDP三维摄影测量软件在计算模式下整个工作过程按操作顺序可分为五个阶段:

1. 新建近景摄影测量工程;

2. 图像检测;

3. 预定向;

4. 绑定调整;

5. 非编码点匹配;

其中第2~5阶段可以分步逐项完成,也可由系统自动完成所有计算过程;分步计算时,必需遵循2~5的顺序;自动计算方式有两种设置方式:

1.可以在新建近景摄影测量工程时,在新建工程对话框中选中下方的“自动计算”复选框;

2.可以在新建工程完成后,选择菜单项“项目”——“自动计算”。

对比模式

对比模式主要用于将得到的三维点与数模进行对比分析并创建对比报告。点击菜单:“视图”——“对比模式”(或者单击工具栏上的按钮 ),可切换到对比模式下。

同样的点击菜单:“视图”——“计算模式”(或者单击工具栏上的按钮 ),可切换到计算模式下。

自动计算

新工程建立完成后,XTDP三维摄影测量系统已经将图片读入并进行了图片的预处理。这时,你还可以选择“自动计算”功能来完成剩下的四个阶段工作。单击菜单:“项目”——“自动计算”,系统就开始按顺序执行“图像检测”——“预定向”——“绑定调整”——“非编码点匹配”四步运算,计算出图片中标志点的三维坐标,并在“三维点云区”显示以3D的形式显示出来。在“数据区”也显示出物体点的三维坐标数据。以下我们称三维显示的标志点为“物体点”,二维显示的标志点为“图像点”

手工匹配

对于照片上检测出来但最后未能区配出出来的非编码点,如果检测出同一个非编码点的照片多于等于2幅,就可以通过“手工匹配”将其三维点重建出来。单击菜单:“工具”——“手工匹配”,弹出“手工匹配”对话框。

添加照片

如果某部分的标志点没有计算出来,或者某些照片未能参与计算,多数是由于照片拍摄的质量较差或者摄像站的位置不合理,此时可以通过对这部分照片进行补拍,然后添加到工程中重新进行计算来补救。在工程区的“图片”标题上单击鼠标右键弹出“添加图片”

计算结果显示(标志点及像机位置)

项目计算完成后,计算出的标志点就分别以三维(物体点)和二维(图像点)显示在三维点云区(右上)和图像区(中下)中,应用成功的标尺也会以直线的方式显示出来。物体点显示、图像点显示、像机显示、显示三维坐标系、物体点统计、测量点距离

三维点云处理

对于已经计算出的标志点,全部显示在“三维点云区”。可以根据需要对三维点云进行处理:缩放、旋转、移动、缩放、删除等。

坐标系的转换

在质量检测应用中,需要将点云和数模坐标对齐来检测加工件的尺寸。面向上述应用,XTDP系统针对性的设置了321坐标对齐功能,即通过3个点确定一个面(设为Z面);再指定2个点,可以计算出通过这2个点并和Z面垂直的面(设为Y面);再指定1个点,可以计算出通过这个点并和Y面和Z面都垂直的面(设为X面),并计算出它们的交点(即原点),至此确定了一个唯一的坐标系。

元素

元素是用户自己定义的三维对象,主要包括点、线、面、圆、槽孔、矩形孔、球、圆柱、圆锥等。点击菜单:“元素”,可以看到建立各种元素的子菜单。利用点的三维信息建立元素,并保存为IGES格式。

尺寸

尺寸用于测量各种三维点、元素之间的距离、角度等。点击菜单:“尺寸”可以看到各种测量各种的尺寸的子菜单。尺寸的测量也是基于三维点和所创建的元素的,其中除了编辑点之外,所用到的三维点和元素均通过Ctrl+鼠标左键在三维显示空间进行选择。

对比报告

导入各种标准格式的CAD数模,实现测量数据与数模的对比,并生成对比报告

接口

XTOM三维扫描仪软件有直接接口

输出

各种标准的输出格式

输入

各种标准的输入格式


汽车整车三维摄影测量


测量数据与设计数模对比分析:

导入的数模    对齐之后的数模和点云

偏差图预览            偏差图

各种编码标志点

非编码标志点

大型和超大型工件测量的全局控制点优化系统

“大型和超大型工件测量的全局控制点优化系统”,是西安交通大学专门研发用于测量大型和超大型大型工件(10米~100米),如飞机、火车、桥梁等的测量。由于被测工件尺寸较大,单次摄影测量工程已经不能完全计算出被测工件表面上的标志点信息。因此必须依次进行全局工程计算和局部区域工程计算,得到这些工程之后,以全局工程作为全局坐标系,将局部区域工程的坐标系转换到全局坐标系下,这样便可完成大型和超大型复杂工件的摄影测量工程的计算。


大型和超大型工件测量的全局控制点优化系统


西安交通大学近景工业摄影测量技术

从二十世纪八十年代,光学三坐标测量系统(Optical 3D coordinate measurement system)开始应用到制造行业和精密工程行业,近景摄影测量技术、数字经纬仪(digital theodolite)、激光跟踪仪(laser trackert)是广泛应用的非接触测量方法,数字近景摄影测量技术以其独特的优点应用广泛,但是目前主要被国外产品垄断。


目前世界上能够独立自主研发并实际应用在工业现场的三维摄影测量系统,主要有美国GSI公司的V-STARS产品、德国AICON公司的DPA产品。2007年美国GSI公司收购了澳大利亚墨尔本大学Clive S. Fraser 教授主持研究的Australis产品,V-STARS产品和Australis产品原理相相似,都是基于很小的定向反光标志点进行测量。


世界上近景工业摄影测量技术上的研究和开发主要集中在德国,德国Oldenburg 的University of Applied Sciences大学IAPG研究所的Thomas Luhmann教授在工业摄影测量做了很多开拓性工作,德国很多工业摄影产品的技术都来源于IAPG研究所,如德国AICON公司的DPA产品、德国GOM公司的TRITOP产品、德国axios3d公司、德国FALCON公司等,德国在2002年发布了两个工业摄影技术标准,VDI/VDE 2634 Part 1(摄影点测量)、VDI/VDE 2634 Part 2(面扫描)、2006年发布了VDI/VDE 2634 Part 3(多视面扫描)。


数字近景摄影测量技术(Digital Close Range Photogrammetry )也简单称为视觉测量(Vision metrology,VM),来源于大地摄影测量技术(topographic photogrammetry)。随着高分辨率数字相机和新的计算模型的发展,数字近景测量技术成为高自动化、高精度的三维坐标测量技术。当处理动态运动目标的图像序列时,也称为视频测量(videogrammetry 或 videometrics)、三维视频模型变形测量VMD(Videogrammetric Model Deformation)。


西安交通大学经过多年研究,在国家863项目的基础上,推出了国内唯一自主知识产权的工业摄影测量实用化产品------ “XTDP三维摄影测量系统”,打破了国外产品的垄断,并推出了系列产品,用于测量各种静态变形、动态变形,性能指标达到国外同类产品水平。


西安交通大学机械工程学院先进制造技术研究所部分成员创建了新拓三维技术(深圳)有限公司XJTUDP三维光学摄影测量系统也更名为XTDP摄影测量系统。在现阶段的商业化运营过程中,XTDP三维光学摄影测量系统紧贴各行业需求,不断完善产品性能,提升行业竞争力。


摄影测量技术广泛应用在汽车工业、航空航天工业、船舶工业、建筑工业等,通过三维坐标测量可以完成质量检测、变形测量、逆向工程等。


西安交通大学近景工业摄影测量产品系列:

XTDP三维摄影测量系统:采用普通高分辨率单反相机(非量测相机),通过多幅二维照片,计算工件表面关键点三维坐标,采用编码点技术实现自动化测量。

XTOM三维扫描仪:采用外差多频相移技术的主动光面扫描产品。

XTSD静态变形测量分析系统:变形分析系统,代替传统的应变片、高精度位移传感器,方便快捷。

XTDA动态变形测量分析系统:三维视频测量技术,用于测量动态物体的三维坐标、位移、变形。

XTSM板料成形测量分析系统:板料冲压变形分析系统,快速生成成形极限图FLC,代替繁琐的工具显微镜测量。

XTWA焊接变形测量分析系统:焊接过程静态和动态变形分析系统。


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联系电话:  0755-86665401

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