[发明专利]基于三维重建技术的大型锻造零件辅助找正方法

说明书

本发明公开了一种基于三维重建技术的大型锻造零件辅助找正方法，在零件的一个端面进行四点标记，通过手机对标记后零件进行拍照并将图片导入三维重建软件，生成零件三维模型；将三维模型和目标标准模型进行比对，调整模型之间的位置，当两个模型位于最大重合度时或直至目标标准模型接近零件三维模型内部可加工最大尺寸时，确定交点；通过夹角和圆心间关系确定三维模型的加工中心，并在零件上进行加工中心标记。本发明不需要昂贵的三维扫描设备，采用手机拍图即可在车床加工现场进行大型零件找正，大大减少了人工调整零件的过程，提高生产效率。找正原理简单且更加直观方便，对工程技术人员的专业技术水平要求不高，成本低、操作简便。

技术领域

本发明涉及先进数字化装配制造与自动化领域，具体涉及一种便捷快速经济的大型锻造零件辅助找正方法。

背景技术

在车床上加工较大锻造零件(直径达三米左右，长度20米左右)时，传统的找正方式是操作者靠目测及经验，这种方法掺杂了很多人为因素，因而增加了许多不确定性，操作者技能水平的高低对找正结果起着决定性的作用，并且零件尺寸很大，调整起来耗时耗力，其最大的缺点是不易将工件中心线与车床卡盘垂直，不垂直的工件在高速旋转过程中会产生周期性的离心力，周期性的离心力传递给卡爪会导致卡爪与工件在接触面上产生滑移，久而久之，卡爪磨损加剧，加工过程中工件容易松动。如不能及时发现并停机，工件有甩出、掉落的危险，对操作人员和设备的安全都是极大的隐患。

虽然通过图像技术，我们可以将零件模型在计算机中进行分析。但是由于较大锻件的直径和长度限制，利用工业三维扫描仪构建大型锻件的图像并不现实，也没有针对较大锻件的专业三维构建设备能够利用。同时，利用现有的工业级三维扫描装备，不仅造价昂贵，且对技术人员的要求较高，无法适用于锻造现场。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于三维重建技术的大型锻造零件辅助找正方法，操作简便、安全可靠且成本低廉、能够在现场就地完成精准找正过程并快速找正，且对工程技术人员的专业度要求不高，有利于锻造现场推广和适用。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于三维重建技术的大型锻造零件辅助找正方法，其特征在于至少包括如下步骤：

步骤1：图像采集：在实体锻造零件其中一个端面用水平仪划两条相互垂直的标记直线，并将标记直线与零件端面边缘交点按顺时针方向记为四个标记点，采用手机全方位拍照获取零件图像；

步骤2：三维模型重建：利用获取的零件图像进行三维构建，得到具有标记点的零件扫描模型；

步骤3：模型比对：根据目标零件形状，构建与零件扫描模型内核最大形状相匹配的三维标准体模型，并确定三维标准体模型的轴心和轴线，把三维标准体模型装入到零件扫描模型中，调整三维标准体模型位置以无限逼近重合于零件扫描模型，当两个模型位于最大重合度时或直至目标三维标准体模型接近零件扫描模型内部可加工最大尺寸时，将内部三维标准体模型的轴线与外部零件扫描模型端面的交点记录下来；

步骤4：零件表面标记：在将所述交点与零件扫描模型的端面上邻近的两个所述标记点分别连线，测量各连线与相邻的两条标记直线各自的夹角；以实体零件上的两条标记直线为基准，通过标记直线与邻近的连线间的夹角，在实体零件1端面标记出加工中心点位置。

上述技术方案中，步骤1中，当大型锻造零件为圆台体或圆柱体时，在零件的其中任一个轴向端面确定标记点。

上述技术方案中，步骤2-3中三维模型重建和模型比对均采用CATIA软件进行。

特别的，步骤1中采用CATIA软件生成三维模型,导出为包括stl的通用模式。

上述技术方案中，步骤3模型比对中，如目标三维标准体模型嵌入零件扫描模中无法找到合适位置，则调整目标三维标准体模型直径，重复将零件扫描模型与目标三维标准体模型进行模型比对，直至三维标准体模型接近零件扫描模型内部可加工最大尺寸。