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
三维扫描 全尺寸快速检测

3d扫描检测与逆向工程对三维面测量设备不同需求


目前国内外有许多产品可以用于反求设计(逆向工程),如激光三维扫描、面结构光扫描等,但是真正能够用于产品质量三维检测的并不多。一般来讲,反求设计(逆向工程)对三维测量设备的的精度和功能要求不高,反求设计大量采用手工操作,各种激光、白光面扫描设备基本都可以满足要求,测量只占很少的工作量,大量时间花在点云的修改、构面、结构设计。


三维质量检测对测量设备精度和功能的要求要远远超过反求设计,产品质量检测是企业生产现场在线工作模式,是一个企业生产线的工位,而反求逆向设计主要用于企业的设计部门,属于离线工作模式。因此,三维质量检测设备必须具备全自动、高精度、高效率、方便性、稳定性的特点。 三维测量设备必须同时具有以下三个技术,才能实现产品的三维质量检测,达到测量点云与产品CAD数模进行三维全尺寸快速比对的目的。

1)全局坐标系下标志点的高精度测量。各种激光和面扫描设备一次只能测量工件的局部,需要进行多次拼接,势必产生无法消除的累计误差。所以没有工业摄影测量技术的保证,单独使用激光和面扫描设备根本无法控制测量的精度。XTDP三维光学点测量系统”(近景工业摄影测量技术)就是完成该功能,精度可以达到0.01mm/m。


2)不同幅面的面扫描测量。由于工件的大小不同、精度要求不同,需要选择不同的单次测量幅面和精度。“XTOM 三维扫描仪”可以在标志点全局坐标系下快速测量不同幅面(从100mm~2000mm),多视扫描点云自动拼接到标志点全局坐标系,可以满足不同精度、不同大小的工件测量(如泡沫件、铸件、锻件、机加件、注塑件等),适用于几十毫米~30米大小的工件。


3)多视点云的全自动对齐拼接和重叠面删除。由于一个工件由多视角拍摄测量完成,必须全自动完成多视点云的对齐拼接和重叠面删除,快速生成单层完整的工件点云。“XTOM 三维点云预处理系统”采用独特高效算法,快速自动完成海量点云的处理。


目前全世界能够独立研发近景工业摄影测量产品的只有2~3家企业,而能够研发白光面扫描、激光扫描产品的有几十家,国外很多著名的激光测量设备和面扫描测量设备厂家都没有自己的工业摄影测量技术,多使用AICON和GSI的工业摄影测量产品,造成整个检测系统的造价极高,而且不同厂家系统匹配不紧密。


所以国内外真正能够独立研发在线产品三维质量检测系统的极少,西安交通大学的工业摄影测量技术和面扫描技术都是自主研发,不但满足反求逆向设计需求,更适合产品在线质量检测,系统配合紧密,造价远远低于国外系统。


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数字近景工业摄影测量技术

目前世界上能够独立自主研发并实际应用在工业现场的工业摄影测量产品,只有2~3家企业,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)。


数字近景工业摄影测量技术Digital Close Range Industry 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三维光学点测量系统”,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。


该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。


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