西安交通大學三維光學測量系統

5.醫學三維測量技術研究 採用三維光學測量技術,研究衝壓應力雲圖三維測量,實現應力雲圖的快速三維測量。 採用三維光學測量,運用散斑三維圖像處理技術,實現拉伸變形的三維測量。

西安交通大學三維光學測量系統廣泛套用於汽車工業、飛機工業、機械製造、模具設計、家電等製造行業的三維複雜曲面產品的三維測量、逆向設計、產品質量檢測、尺寸檢驗、變形分析。
該系列產品由西安交通大學信息機電研究所和模具與塑性加工研究所共同研究研製,在逆向工程設計三維數位化檢測技術方面進行了大量研究,在三維數位化技術的三維實體數字掃描、三維機械和模具設計、三維檢測技術方面的研究處於國內外領先水平。
在三維光學測量技術上,主要研究領域如下:
1.光學三維密集點雲測量系統
XJTUOM型光學三維密集點雲測量系統與傳統的三坐標測量儀和雷射三維掃瞄器相比,是一種高速高精度的三維掃描測量設備,系統具有速度快、精度高、易操作、可移動等特點,在物體的單面測量負面、測量精度等指標達到了國際先進水平,系統的軟體和硬體可以根據需要專門進行開發和設計,這是國外系統所無法完成的,並且已經得到許多用戶的實際套用檢驗,技術實用性強,廣泛適用於各種需求三維數據的行業,如汽車工業、飛機工業、機車外殼及內飾、家電,雕塑等。
2.數字近景工業三維攝影測量系統
XJTUDP型數字近景工業三維攝影測量系統用於對大型或超大型(幾米到幾十米)物體的關鍵點進行三維測量。與傳統三座標測量儀相比,沒有機械行程限制,不受被測物體的大小、體積、外形的限制,能夠有效減少累積誤差,提高整體三維數據的測量精度。該系統既可以單獨使用,也可以與三維密集點雲測量系統配合使用,能夠有效地保證大型物體整體點雲的拼接精度。
3.三維檢測軟體研究開發
對於三維密集點雲的處理,研究點雲的預處理、三角化、曲面化,能夠將測量的工件密集點雲與三維數模進行全尺寸比對,也能通過測量的工件密集點雲進行各種計算和處理。可以針對不同的檢測研究,開發專用的檢測設備和軟體。
4.三維逆向設計
具有三維逆向設計的全部技術力量,可以完成工件的三維數據掃描、點雲處理、三維建模、模具設計和數值模擬。研究所擁有各種三維設計和處理軟體,如Geomagic、Imageware、PolyWorks、CATIA、Pro/E、UG,以及板料成形模擬軟體DYNAFORM和體積成形模擬軟體DEFORM等。
5.醫學三維測量技術研究
運用三維數值化技術,研究隱形牙套矯治器的牙齒三維掃描設備和軟體、醫學美容三維測量設備和軟體、人體測量三維測量設備和軟體、頜面、口腔、牙齒修復三維測量設備和軟體。近年來,顱面部結構的三維測量與重建在口腔醫學領域越來越受到人們的重視,它對顱面生長發育的研究、口腔正畸治療的診斷設計、正領外科的手術設計、術後療效的評價以及手術療效的預測方面等都有十分重要的意義。
6.數字文物和數字文物博物館系統
運用三維數值化技術,可以進行大批量文物的三維數據掃描。文物的三維數據顯示,通過觸控螢幕或者投影電影為參觀者提供三維的文物瀏覽顯示服務。文物的三維數據管理,為博物館提供文物的三維數據管理、編輯等計算機網路軟體系統。提供文物的快速複製,通過三維測量快速建立文物的三維結構,實現文物的快速複製。
7.衝壓應力雲圖三維測量
採用三維光學測量技術,研究衝壓應力雲圖三維測量,實現應力雲圖的快速三維測量。
8.拉伸變形散斑三維圖像處理
採用三維光學測量,運用散斑三維圖像處理技術,實現拉伸變形的三維測量。
9.力學分析
物體變形的分析對於力學分析有十分重要的作用。對於變形測量,光測力學測量技術 (如雲紋干涉法、散斑干涉法等)顯示了其重要地位,並得到了廣泛套用,但其所解決的主要是二維變形場的測量。實際上,許多物體的變形為三維變形,因此三維變形場對於獲知物體的全部應力應變狀態具有重要作用。而三維變形的測量,目前尚處於方法研究和實驗室試驗階段。實際的大型結構的三維變形測量中,基本上仍沿用應變計、千分表、經緯儀等傳統點測量方法,效率低下,同時難以獲取全場的變形分布。因此三維形貌測量對於力學分析特別重要。在航天航空航海領域中,仿真實驗、評定越來越普遍,有時實際結構外形尺寸差別對結果影響很大;大型目標(如飛機,火箭,艦船等)的生產中,當需要把分開生產的各部分進行拼接時,就必須精確知道拼接部分的三維形貌;在風洞吹風實驗中,實驗模型外形的細微差異往往導致實驗結果差別很大。因此工業界在加工控制和質量檢測方面都迫切需要高精度、方便、經濟的三維形貌和變形的測量方法,特別是可以用於工作現場的測量方法和設備。三維形貌和變形的測量技術也便成為國際國內在實驗力學和測量領域研究的熱點問題之一。

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