试论光学测量系统在航空钣金制造中的应用问题
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摘要：本文在分析逆向设备测量方法的基础上，论述了光学测量系统及测量数据特征，最后就光学测量系统ATOS&Tritop的应用进行具体阐述，希望对于今后的光学测量系统在航空钣金制造中发展具有一定帮助。
关键词：光学测量，逆向工程，航空钣金制造，测量分析
在先进的计算机辅助技术集成应用，逆向工程则是非常重要的一个例子，也能构成计算机集成制造系统的重要一个分支。当前的逆向工程主要则是体现出对于实物进行有效的逆向重构的过程，就是能进行相关的实物的CAD模型重构，以及能够制造相关的 最终产品[1]。
对于数据测量来说，利用相关的测量方法以及设备，能够用离散的几何点来表示物体的表面形状，通过有效的坐标来表示，通过相关的计算机信息技术，有效保证复杂曲面的制造、改进以及建模活动。所以，能够有效对于工件表表面的数据进行高效、高精度的采样处理，这则是逆向工程的关键技术之一，也是最为基本且不可或缺的基本步骤，直接影响到测量数据以及最终模型的质量，影响工程的质量以及效率问题。
1 逆向设备的测量方法概述
当前，针对多种多样的产品表面数据测量方法来说，具有不相同的测量原理。对于逆向工程测量过程中，应该注重测量方法选择，因为，这将影响到测量本身的经济性、速度以及精度，以及涉及到后续的数据类型和处理方式都存在不同。相应的零件表面以及测量探头的接触情况下，对于零件表面数据在逆向工程中的获取方式，主要包括非接触式以及接触式两种。接触方式根据相应的测量探头不同，则包括连续式以及触发式两种。在相应的非接触式的原理中，可以看出，包括非光学式以及光学式[2]。其中，对于非光学式测量中，主要有层析法、超声波法、MRI测量法和CT测量法；在光学式测量中，主要包括激光干涉法、计算机视觉法、结构光法、激光衍射法、三角形法等。
2光学测量系统及测量数据特征分析
2.1 ATOS&Tritop光学测量系统
经过分析，当前最为成熟的三维形状测量方法则是结构光法，这也是典型的非接触式测量方法，应用范围非常广泛，其中的典型代表则是ATOS测量系统。对于其ATOS扫描头来说，主要包括两个高分辨率的工业CCD相机以及相对应的光栅投影单元构成，通过有效的结构光测量，能够让一组具有相位信息的光栅条纹在光栅投影单元的帮助下，有效投影到侧脸工件的表面。根据立体相机测量的原理，能够实现高分辨率数码相机的同步测量，这样就能把物体的三维数据以及表面高密度在较短时间内获取。通过相关的参考点拼接技术，能够有效自动对齐相关的不同位置的测量数据，完成全部的扫描结果。
根据Tritop拍照测量定位系统来说，对于扫描大而复杂的零件情况下，为了能够对于对象上的参考点能够稳定地控制，在实际中，应该定义ATOS的坐标测量系统中，利用好Tritop参考点。
2.2测量数据特征分析
根据测量的数据进行分析，主要可以包括网格化点、散乱点以及有序点等三种类型。针对ATOS光学测量系统进行分析，其相应的测量数据就是具有散乱无序的特点。对于核磁共振成像、CT层法的得到的点云数据来说，在一系列的平行平面中分布相应的测量数据点，能够通过小线段对于平面内距离最小的相关邻接点进行顺序连接，这样就可以得到相应的平面一组三角数据。
3 光学测量系统ATOS&Tritop的应用思考与探索
3.1 在工装制造中的应用分析
针对工装成形的钣金零件设计过程中，可能存在不符合要求的零件的表面质量以及几何形状等问题，这往往是由于零件存在间隙不当以及变形回弹的问题所致。要想让准确的回弹角度在工装上设计并不容易，而是经过在实践中进行反复的处理才能达到满意效果。另外，对于早期的工装制造来说，往往都是通过有效的图纸加工以及样板加工而成，目前，这种方式已经被成熟的数控技术所代替。对于长期使用的工装来说，存在一定的报废以及磨损问题，这就涉及到应该正确应用逆向工程技术问题。针对光学测量系统ATOS&Tritop来说，其具有测量精度高、速度快、范围广的特点，所以，通过相应的光学测量系统，能够对于把实物进行CAD数字模型的有效转换具有明显好处，能够保证数控加工的有效性，进行有效的工装处理。
3.2 光学测量系统在展开毛料中的应用
通过对于毛料的准确展开，能够保证有效对于原材料的节省，使得修边工作量大大减少，另外，还能有效保证具有一定的成形改善条件，从而，保证成形质量进一步大大提高。根据长期实践和经验，可以看出，针对形件的毛料形状问题具有相关的不少研究，涉及到具体的很多算法，比如，分区计算法、滑移线法，就最近几年还提出了相应的流体模拟法以及电模拟法等。上述这些方法具有不同的特点，也就是适应于不同的范围，大多都是局限于平底饭金件。针对毛料外形计算，其中涉及到的因素众多，但是，其中的对应的关系比较难以进行定量的把握。因此，对于毛料外形的精确计算就存在一定难度。应该充分利用计算机信息的快速发展，有效对于钣金件进行毛料的计算都是通过应用程序完成。
但是，不可否认，利用计算机进行毛料展开计算具有一定的局限性，对于外形较为复杂、双曲度比较高的零件则是不太适用。在实际的生产情况下，还以应该对于工装过程中的零件进行有效校正工作。通过有效的光学测量系统ATOS，能够保证计算机采集相应的校展件的外形轮廓数据，就是完成在数控下料机床的生产过程，保证有效使得零件的生产效率大大提高，明显提升毛料质量。
4结束语
光学测量系统TOS&Tritop是当前进行逆向工程中较为成熟的有效进行点云采集的措施，能够具备测量精度高、速度快、范围大的特点，但是，也存在一定的不足之处，就是对于周围环境要求较高，对于表面变化剧烈的物体、物体内部形状则无法进行有效测量。
参考文献：
[1] 黄国权， 杨显惠. 采用逆向工程技术对叶轮建模的研究[J]. 机械设计与制造，2010，（2）.
[2] 平雪良， 李进亮， 徐荣礼， 等. 逆向工程中扫描线类型数据的简化技术[J]. 江南大学学报（自然科学版），2006，5（3）.