升降座椅把手三維數據采集方案設計

升降座椅把手產品開發需求：（1）產品破損修復

隨著科技的發展及時代的進步，人們越來越注重生活的質量，更多的人會選擇升降座椅來代替傳統的座椅，如圖所示。升降座椅在我們日常辦公室和學校教室也會經常使用，由于升降把手使用頻繁，在日常生活中經常會出現破損的現象，需要進行修復。由于升降座椅廠家產品更新升級迭代，該升降把手已經無法提供配件維修，能否利用所學習的逆向工程技術和3D打印技術實現升降座椅把手的快速修復？

升降座椅把手三維數據采集方案設計升降座椅把手產品開發需求：（2）產品缺陷檢測

由于升降座椅廠家產品更新升級迭代，該升降把手已經無法提供配件維修，廠家需要該產品的三維模型進行產品升級迭代設計，同時由于該產品在注塑生產時有嚴重的收縮變形，需要檢測出收縮缺陷部位，并在逆向設計時進行修復，能否利用所學習的三維掃描技術和逆向設計技術實現升降座椅把手的缺陷檢測和逆向修復設計？

升降座椅把手三維數據采集方案設計注塑件表面注塑縮水變形原因及解決方法

（a）縮水缺陷

（b）解決縮水缺陷后注塑件收縮（Sinkmarks，即縮水）是注塑成型缺陷之一。具體表現為：塑件表面材料堆積區域有凹痕。收縮主要發生在塑件壁厚厚的地方或者是壁厚改變等壁厚不

均勻的區域，如圖所示。

當制品冷卻時，收縮（體積減小，收縮）發生，此時外層貼緊模壁的地方先凍結，在制品中心形成內應力。如果應力太高，就會導致外層的塑料發生塑性變形，外層會朝里凹陷下去。如果在收縮發生和外壁變形還未穩定（因為還沒有冷卻）時，保壓沒有補充熔融塑料到模件內，在模壁和已凝固的制品外層之間就會形成沉降。這些沉降通常會被看成為收縮。

如果制品有厚截面，在脫模后也有可能產生這樣的縮水。這是因為內部仍有熱量，它會穿過外層并對外層產生加熱作用。制品內產生的拉伸應力會使熱的外層向里沉降，在此過程中形成收縮。

升降座椅把手三維數據采集方案設計注塑件表面注塑縮水變形原因及解決方法

升降座椅把手三維數據采集方案設計1、該產品是為了檢測出上面的缺陷，需要的精度要求高，藍光三維掃描儀高達0.005mm的精度及工業相機500萬像素可以輕松發現缺陷；2、黑色物體需要噴顯像劑，噴涂完成后，顯像劑應均勻覆蓋工件，薄薄一層，表面平滑，鍛煉學生的把控能力，以便應對更復雜的樣件；升降座椅把手三維掃描儀選型

升降座椅把手三維數據采集方案設計三維掃描儀的掃描原理

三維掃描儀的掃描原理是設備光機投出光柵在物體上，光柵在物體表面產生一定畸變并反射，兩側相機同時采集反射信息，最后通過軟件進行運算出三維數據模型。因此，掃描設備可以接收到被測物體的反射光線是獲取三維數據的必要因素。

升降座椅把手三維數據采集方案設計三維掃描儀的掃描原理

三維掃描儀的掃描原理是設備光機投出光柵在物體上，光柵在物體表面產生一定畸變并反射，兩側相機同時采集反射信息，最后通過軟件進行運算出三維數據模型。因此，掃描設備可以接收到被測物體的反射光線是獲取三維數據的必要因素。

升降座椅把手三維數據采集方案設計物體表面材質對掃描質量的影響

黑色物體透明物體

反光物體投影光會被吸收，不滿足反射要素投影光透過物體發生折射，無法捕捉到反射的光線，不滿足反射要素投影光發生鏡面反射，無法實現兩個相機同時接收反射信息，不滿足同時要素

升降座椅把手三維數據采集方案設計物體表面材質對掃描質量的影響

黑色物體投影光會被吸收，不滿足反射要素

升降座椅把手三維數據采集方案設計物體表面材質對掃描質量的影響透明物體投影光透過物體發生折射，無法捕捉到反射的光線，不滿足反射要素

升降座椅把手三維數據采集方案設計物體表面材質對掃描質量的影響

反光物體投影光發生鏡面反射，無法實現兩個相機同時接收反射信息，不滿足同時要素

升降座椅把手三維數據采集方案設計

針對以上物體，解決方案可以從問題源頭下手，對物體進行前期預處理，阻止光透過物體的處理的方式，就是利用讓物體的表面有“一層膜”附著，覆蓋住它原有的表面特性，即覆蓋住透明、黑色及反光的部分，讓投影光從掃描儀?物體?掃描儀這條路徑暢通無阻。對此，常用的“一層膜”就是--顯像劑。

在掃描的工作開始前，工程師通常需要對被掃描樣件進行評估，從而開展掃描前的準備。遇到暗黑色、高反光、透光的材質，掃描前需要使用顯像劑。顯像劑的作用是在被掃描物體表面附著一層白色的粉末從而改變暗黑色、高反光和透光材質的表面屬性，利于三維掃描儀高質量的數據獲取。三維掃描預處理技巧---噴粉

升降座椅把手三維數據采集方案設計三維掃描預處理---噴粉操作流程操作流程：(1)在噴粉前做好個人防護工作，如：戴好防塵口罩、護目鏡、手套，并選擇空曠不影響他人的場地。(2)噴涂顯像劑前，需要先搖勻顯像劑，使得顯像劑粉末充分溶解。(3)噴涂顯像劑時，在距離噴涂工件15-20cm左右位置，長按噴嘴勻速劃過工件表面，通過手持角度以及滑動速度控制噴涂效果，來回噴涂直至顯像劑覆蓋整個工件。(4)噴涂完成后，顯像劑應均勻覆蓋工件，表面平滑。

升降座椅把手三維數據采集方案設計三維掃描預處理---噴粉技巧(1)

噴粉前應搖勻顯像劑，避免粉末因未溶解而成顆粒狀影響掃描數據質量；(2)

噴涂速度應均勻，避免工件因顯像劑噴涂不足而影響掃描數據；(3)

噴涂距離不宜過近，噴涂過程因滑動噴涂，需避免太近或同一位置噴涂太多顯像劑而形成積液，影響數據精度。(4)

噴涂過程中由于液體覆蓋在工件表面還未揮發，直接用手接觸工件會留下指紋而影響后續掃描數據效果，建議佩戴橡膠手套或等液體揮發、干燥后再觸碰工件。

升降座椅把手三維數據采集方案設計噴粉對精度的影響

考慮到檢測中對于精度具有高要求，噴上一層顯像劑對于精度是否有影響？

為了驗證這個問題，我們對于常用的DPT-5和鈦粉進行了測試。

以OKIO-5M為測試設備，分別對陶瓷塊多次噴涂DPT-5/鈦粉來測試噴涂顯像劑對精度的影響。經測試得到以下結果：1.噴涂不同顯像劑對尺寸影響不同，鈦粉對結果影響最小，掃描精度要求比較高的樣件推薦噴涂鈦粉；2.鈦粉噴一次尺寸增加1~2um,噴DPT-5一次尺寸增加5~6um。

升降座椅把手三維數據采集方案設計藍光三維掃描儀的基本操作步驟1、系統啟動

事先確保硬件接線正確，接通所有硬件的電源；啟動計算機，啟動光柵發射器；啟動程序，顯示的有主程序界面以及兩個相機圖像實時顯示界面；根據需要調整相機的參數，得到滿意的圖像質量。

升降座椅把手三維數據采集方案設計藍光三維掃描儀的基本操作步驟2、設備標定

升降座椅把手三維數據采集方案設計藍光三維掃描儀的基本操作步驟3、產品掃描藍光三維掃描儀支持多種掃描模式——標志點拼接、特征拼接、框架點拼接、轉臺拼接，如圖所示。①標志點拼接：通過標志點進行數據拼接，利用兩次拍攝之間的公共標志點信息來實現對兩次拍攝數據的拼接。使用標志點前，要對待測物體進行分析，在需要、合適的位置上貼上標志點，通過多次的掃描及拼接得到需要的數據；②特征拼接：通過工件本身的幾何特征進行數據拼接；