[发明专利]一种基于ATOS的齿轮三维数据采集辅助装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维光学测量研究领域，尤其涉及一种基于ATOS的齿轮三 维数据采集辅助装置及方法。

背景技术

逆向工程技术是随着计算机技术的发展和成熟以及数据测量技术的进步 而迅速发展起来的一门新兴学科与技术。它的出现改变了原来CAD系统中从 图纸到实物的设计模式,为产品的迅速开发以及快速原型化设计提供了一条新 的途径。样件的三维数据获取是逆向工程第一步，ATOS就是一款专业的三维 光学扫描测量装置，其系统采用的是将投影测量和光栅测量方法相结合的三 维测量技术,它是一种非接触的光学测量方法。该种方法采用正弦光栅投影和 相移技术，通过获取全场条纹的空间信息和一个条纹周期内相移条纹的时序 信息,重建物体表面的三维信息。与其他方法相比,具有高精度、不受物体表面 反射率影响等特点,也容易实现计算机辅助自动测量。但是这种三维扫描仪较 适用于简单、大面积面形，对于具有复杂面形的齿轮等零件，效果并不是很 好。而齿轮在工业应用中具有举足轻重的作用，因此，研究具有复杂面形齿 轮三维数据的测量具有重要意义。

传统的测量方法是将齿轮放在地面或某平面上，并在齿轮表面贴上参考 点，移动ATOS三维光学扫描仪，从各个不同视角进行拍摄，但是由于齿轮 比较小且面形复杂，往往该方法并不能测得完整的三维数据。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种技术手段 简便易行的基于ATOS的齿轮三维数据采集辅助装置及方法，结合该装置测 得的齿轮三维数据完整、无毛刺、精度高。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于ATOS的齿轮三维数据采集辅助装置，包括支架1、设置在支架 1上的旋转台2、固定在旋转台2上表面中心位置的辅助块4、固定在辅助块 4上表面中心位置的锁止机构；

该锁止机构用于在采集齿轮三维数据过程中，对齿轮9的内环91进行锁 止，使其固定在辅助块4上。

所述锁止机构包括锁止环5和沿锁止环5径向对称分布的多个锁止螺钉 6；所述锁止螺钉6的螺杆与锁止环5螺纹配合。

所述锁止螺钉6的螺帽置于锁止环5内；当旋转螺帽时，锁止螺钉6的 螺杆沿锁止环5径向伸缩运动。

所述旋转台2的下端面还设有一旋转手柄3，旋转手柄3的末端设有橡胶 套8。

所述旋转台2通过轴承7与支架1转动连接；当摆动旋转手柄3时，旋 转台2沿支架1圆周转动。

一种齿轮三维数据采集方法，首先将待采集三维数据的齿轮9和辅助块 4的表面均匀喷涂显像剂；在辅助块4的四周表面和齿轮9的两个表面分别粘 贴多个相互间隔的参考点，并在齿轮9的齿顶处粘贴3～5个相互间隔的参考 点，以便后续进行拼接；

将齿轮9的内环91套在锁止环5上，转动各个锁止螺钉6的螺帽，使螺 杆的顶端与内环91相抵触，进而将齿轮9固定在辅助块4上；

利用ATOS三维扫描仪，先拍摄齿轮9的其中一个表面，并根据需要转 动旋转台2，以达到不同视角拍摄目的，测得齿轮9完整的一个表面三维数据， 此时需将辅助块4上的参考点一起拍摄，以便后续齿轮9的各个齿的三维数 据的测量；调整ATOS摄像头与齿轮9的齿顶同一水平线，对准齿轮9的其 中几个齿进行拍摄，并根据需要转动旋转台2，逐步测得齿轮9的各个齿的三 维数据；

然后松开锁止环5上的锁止螺钉6，取下并翻转齿轮9，拍摄齿轮9的另 一个表面，此时，无需拍摄齿轮9全部齿顶的图像,仅需拍摄贴有参考点的顶 齿，以便后续进行拼接；

删减测得三维数据中的非齿轮部分，并利用粘贴在齿顶各处的参考点， 将两次测得的三维数据拼接，即可得到完整齿轮的三维数据。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本发明解决了具有复杂形面齿轮三维数据测量的质量问题，尤其是当齿 轮比较小时，可以通过辅助块上的辅助参考点进行测量，测得的齿轮三维数 据完整、无毛刺、精度高。

本发明中的锁止机构将齿轮与辅助块固定在一起、无相对运动，可有效 防止由于各参考点相对位置变化而引起拍摄过程中的偏差过大问题。

本发明可通过手柄转动旋转台达到不同视角拍摄目的，代替了传统的移 动笨重ATOS设备方式，操作更加方便、安全。

本发明支架1、旋转台2、辅助块4以及锁止机构均可拆卸组装，具有结 构简单、携带方便等优点。