宁波工程学院毕业设2

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1、毕 业 设 计（论 文）设计（论文）题目： 学 院 名 称： 机械工程学院 专 业： 请写长学号班 级： 姓 名： 学 号 指 导 教 师： 职 称 定稿日期应在2011年5月9日之前定稿日期： 年 月 日中文摘要（空1行）摘 要三维激光扫描仪是一种快速获取测量数据并生成景观模型的测量仪器，三维激光扫描仪，它一般由座架、可调立柱、步进电机、悬臂、激光发生器、摄像机等组成，其测量过程是一个快速逐点测距、测角的过程，可方便、快速、精确地获取被测量目标上任意点的三维坐标，然后再利用扫描仪中配备的几何建模软件生成dwg或dgn格式的数据，完成建模工作。它是非接触式三维扫描设备，客户可根据扫描取得的三维

2、数据在失去原图的情况下对器械进行重新塑造，也可在三维数据的基础上对原设计进行新的改进。最终配合相应的后处理软件完成全部产品设计，并生产出成品。（空1行）关键词：三维激光扫描; 快速;精确英文摘要（空1行）ABSTRACT3 d laser scanner is a quick measurement data and generating landscape model measuring instrument, 3 d laser scanner, it is general by gestell, adjustable pillar, step motor, cantilever, las

3、er generator, cameras and other composition, the measuring process is a quick point by point, the process of Angle measuring range, convenient, fast and accurate for measuring target any 3 d coordinates of the, then reuse scanner the geometrical model of software with generation DWG DGN format or da

4、ta, finish modeling work. It is a non-contact 3 d scanning equipment, customers can get according to scan of the 3 d data in the lost of equipment to shape, also can be in 3 d based on the data of the original design of new improvements. Finally the post-processing software with corresponding finish

5、 all the product design, and produce a finished product.小四号，Times New Roman，行距为20磅（空1行）Key Words：3D laser scanning; mechanical system; measurement; precise宁波工程学院毕业设计（论文）目 录1 引 言11 引 言激光扫描仪已经进入了一个比较成熟的发展阶段1。由于技术特点和适用范围不同，其形式也多种多样，如有些扫描仪适合在室内测量，有些适合在室外使用。不同的扫描仪在量程范围、测量精度、测量速度、测量采样密度以及价格等方面也存在一定的区别，各有侧

6、重点。目前市场上还没有一种全能型扫描仪21.1 封闭转盘式小型激光扫描仪存在的问题和未来的发展虽然三维激光扫描仪可以快速高效地获取测量目标的三维点云数据，但是它仍然存在着如下的问题：（1）三维激光扫描仪作为一种高新技术应用的测量仪器，彻底地颠覆了传统的单点测量模式，其应用前景必将日益广阔。面对大量涌入国门的仪器，如何建立客观和统一的计量评判尺度，这是摆在我们面前需要和值得去探讨的问题；（2）究其实质，所谓的面测量模式，不外乎是高密度快速的点测量，仍然可以采用单项指标，如距离和角度测量精度去衡量，也就纳入到了常规的距离和角度等几何量计量范畴；（3）尽管室内检测方法更能反应仪器的性能，如果说三维激

7、光扫描仪最终将取代全站仪，那么，仪器的野外检测结果无疑更能反应仪器的计量特性；（4）得益于高密度高速采样，仪器才具备了常规测量仪器不可比拟的表现细部的非凡能力，而这种“雕刻”的神来之笔则依赖于软件对点云数据的处理能力，如点云的配准、拼接和模型重构能力等理应作为计量性能之一，以及对较高反射率物体表面的处理等，还有待研究和提炼。1.2设计封闭转盘式小型激光扫描仪的目的和意义三维激光扫描仪是一种快速获取测量数据并生成景观模型的测量仪器，三维激光扫描仪，它一般由座架、可调立柱、步进电机、悬臂、激光发生器、摄像机等组成，其测量过程是一个快速逐点测距、测角的过程，可方便、快速、精确地获取被测量目标上任意点

8、的三维坐标，然后再利用扫描仪中配备的几何建模软件生成dwg或dgn格式的数据，完成建模工作。它是非接触式三维扫描设备，客户可根据扫描取得的三维数据在失去原图的情况下对器械进行重新塑造，也可在三维数据的基础上对原设计进行新的改进。最终配合相应的后处理软件完成全部产品设计，并生产出成品。三维物体表面重建技术从出现到现在，经过近30年的发展，无论从硬件到软件都日趋成熟，它在制造业、机械加工、计算机视觉、计算几何、考古研究、汽车、游艇行业、制鞋行业、玩具、手机、陶瓷行业、人体测量领域、彩色扫描应用、文物扫描领域、检测领域、精密扫描领域、逆向工程等领域都有着广阔的应用前景。1.3设计中要解决的主要问题(

9、1)封闭转盘式小型激光扫描仪总体结构如何更好地实现小型复杂零件的测量。(2)封闭转盘式小型激光扫描仪机械系统的结构如何满足零件测量时的高精度。1.3设计中要解决的主要问题待扫描件纵向、横向移动和旋转的实现2激光扫描仪总体结构设计2.1设计任务1）扫描仪总体结构设计。包括至少2个方案，方案的分析对比，结构类型的确定等。（2）扫描仪机械系统设计。包括机械系统的类型、结构，零件的选择、设计计算等。（3）扫描仪进给系统设计。包括选择何种形式的进给系统，驱动的选择，待扫描件纵向、横向移动和旋转的实现形式与结构等。（4）夹具设计。包括：夹具的类型、结构等。（5）其它：扫描仪工作范围200-300mm。扫描

10、仪外形尺寸不超过1000mm1000mm1500mm。扫描仪要求采用封闭式结构，外形美观、使用方便。扫描仪结构中应包括激光光源、CCD等的安装结构与定位等。电源：220V/60HZ。2.2总体方案确定1、三维激光扫描仪的分类和工作原理目前，市场上销售的三维激光扫描仪按测量方式可划分三类：脉冲式、相位式和三角测距式；按用途可分为机载激光扫描系统和地面激光扫描系统。三维激光扫描仪工作原理（见图1）是由激光束经由激光反射棱镜发射器向被扫描的物体发射激光，激光经目标表面漫反射后，部分反射信号被接收器捕获，同时，由时间测量单元记录激光束从目标表面的往返时间，从而计算出仪器和目标表面之间的距离，然后，改变

11、反射棱镜的水平和垂直偏转角以调整激光束的发射角度，重复以上述过程，直至目标表面被全部扫描覆盖。图1 三维激光扫描仪原理示意图2、三维激光扫描仪的结构三维激光扫描仪按外形结构大体可以分台式和便携式二种，不同型式扫描仪的机械系统也有不同，甚至同一种型式由于生产厂家不同机械系统也不同。下面就通过举例的方式对两种型式进行说明。三维台式激光扫描仪台式三维激光扫描仪的大体结构包括：机台、机座、激光发射系统、图像采集系统、运动系统以及控制系统。其中有代表性的是北京欧诺的CALLIDUS CT 900三维激光扫描仪、苏州高瑞的RE600型激光扫描仪等。如图1为欧诺公司的CALLIDUS CT 900三维激光扫

12、描仪结构示意图，设备主要有旋转工作台、机座、测头、控制系统、运动系统以及图像采集系统组成。它通过测量头的垂直运动和固定在转盘上的扫描物体同时旋转来实现物体外形轮廓数据的采集，采集的数据以非常密集的点云形式输出，经三维重建后得到物体的面几何形状。苏州高瑞的RE600型激光扫描仪采用三角坐标直线移动加一旋转运动的四坐标设计方案，实现物体的360范围内的三维形状扫描测量，采用步进电机开环驱动控制，并且用双CCD对称结构进行扫描测量。它的主要结构包括旋转式的工作台、机座、测量头、控制系统、运动系统以及图像采集系统等6。便携式三维激光扫描仪 便携式三维激光扫描仪的大体结构包括：激光脉冲发射系统、图像采集

13、系统、控制系统、数据传输系统等。其中有代表性的是Polhemus公司的FastSCAN Cobra手持激光扫描仪、加拿大Campagn公司的Handyscan 3D手持式三维激光扫描仪、徕卡公司的CYRA 3三维激光扫描仪、Microscribe公司的Microscribe MX 便携式三维激光扫描仪等。FastSCAN Cobra手持激光扫描仪通过手握扫描仪的把柄，对着目标平滑移动，扫描仪投射激光到物体上，手柄上的摄象机通过获取物体表面的反射光来采集三维物体的表面数据。它主要有扫描头，扫描仪手柄外壳，数据线、控制系统、激光发射及图像采集系统组成7。Handyscan 3D手持式三维激光扫描是

14、用一根数据线连接电脑，手拿着扫描仪随意扫描。利用自定位技术(激光与照相相结合)，可以轻松地完成设计、模具加工、逆向工程、形面检测等工作。 它的主机结构包括 手持式外壳、十字交叉激光器、自动温度传感器及图像采集器等。徕卡公司的CYRA 3三维激光扫描仪有一个激光脉冲发射体，两个反光镜快速而有序地旋转，将发射体发出的窄束激光脉冲依次扫过被测区域。测量每个激光脉冲从发出到被测物表面再返回仪器所经过的时间来计算距离，同时编码器测量每个脉冲的角度，可以得到被测物体的三维真实坐标。然后利用其软件就可以得到三维图形了。它的结构主要包括激光脉冲发射体、反光境、图像采集器、以及旋转电动机等组成。MicroScr

15、ibe 和 RSI 激光扫描系统可以快速地收集3D 物体的点云数据。然后通过数据线将其传到电脑中，用软件对所收集的数据进行处理。它的结构主要包括扫描头，轻质量的构造结构，热稳定器，便携拆装手柄，控制器，图像采集卡。从上面几个例子可以看出不同型式的扫描仪之间它们的结构存在差异，但必须都有激光脉冲发射系统和图像采集系统。台式一般还会有机台、机座、以及传动系统和控制系统组成；便携式还包括手持手柄、数据线等。另外，为了适应不同的需求，激光扫描仪不断有新品种问世，如为适应危险区域的作业施迈赛公司就提供了安全激光扫描仪LS30系列。为适应医疗的需求英国伦敦大学的研究人员就研制出了能显示三维图像的三维激光扫

16、描仪。 近年来随着激光扫描仪市场的发展，用户不但注重扫描仪性能的发展，同时结构的发展也引起了人们的注意，小型化，美观化已是一种追求；同时整体的机械系统也在不断改进，如由于激光扫描仪容易受外界环境的影响，现在的许多扫描仪都由原来的非封闭式改为封闭式，以此来降低外界环境对其的影响；为了提高效率研究者还把内部结构设计成转盘式的结构。这些研究都还处在试验阶段，因此它还有很大的研究空间。3机械系统设计3.1 工作台外形形状及尺寸的确定根据任务要求:扫描仪外形尺寸不超过1000mm1000mm1500mm。扫描仪要求采用封闭式结构工作台的工作范围为200-300mm并且是针对小型零件的扫描，在结合现有封闭

17、式小型激光扫描仪机构特点，初步确定工作台为直径为180mm的圆形工作台。3.2 导轨的参数确定每章内容另起新页书写一级标题，三号黑体，段前后各0.5行，居中4 硬件设计中文采用小四号宋体，行距为20磅；数字、英文采用Times New Roman，小四号4.1 温度采集模块设计4.1.1 DS18B20简介4.2 触摸屏控制模块设计4.2.1 触摸屏简介4.2.2 电阻式触摸屏基本原理每章内容另起新页书写（空1行）三号黑体，居中，段前后各0.5行结 论结论内容中文采用小四号宋体，行距为20磅；数字、英文采用Times New Roman，小四号（空1行）三号黑体，居中，段前后各0.5行致 谢致

18、谢内容中文采用小四号宋体，行距为20磅；数字、英文采用Times New Roman，小四号（空1行）三号黑体，居中，段前后各0.5行参考文献1 刘谋，吕志咏边条翼与旋涡分离流M北京：北京航空航天大学出版社，19982 傅惠民，刘武二项分布参数整体推断方法J北京大学学报，2000，21（2）：2155-21583 XUE X Z，GE J J，LIU C PNovel chemical synthesis of Pt-Ru-P electrocatalysts by hypophosphite deposition for enhanced methanol oxidation and CO

19、tolerance in direct methanol fuel cellJElectrochemistry Communications，2006，5(8)：1280-12864 周大为，赵道致基于IE的装配企业生产物流系统改善研究J中国机械工程，2006(17)：215-2185 中国力学学会地届全国流体力学会议论文集C北京：高等教育出版社，1990：124-1286 朱刚新型流体有限元法及叶轮机械正反混合问题D北京：清华大学机械工程系，19967 黎志华，黎志军反馈声抵消器P中国：ZL85100748，1986-09-248 ZHANG HB，JIA Y Z，ZHOU G WTime

20、between failures model and failure analysis of CNC system JJournal of Harbin Institute of Technology，2007，14(2)：197-2019 邱混城刀库之发展趋势与未来展望J制造技术与机床，2007，(4)：114-11510 ZHANG W，WANG T Y，XIONG Y D，etalVirtual System Solution of CNC Machine for Spiral Bevel and Hypoid GearsJTransactions of Tianjin Universi

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