ICS25.020 J32 中华人民共和国国家标准 GB/T25134—2010 锻 压制件及其模具三维几何量 光学检测规范 Opticalmeasurementspecificationof3Dgeometry forforgings/stampingsandthedies 2010-09-26发布 2011-02-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准由全国锻压标准化技术委员会(SAC/TC74)提出并归口。 本标准起草单位:西安交通大学。 本标准主要起草人:梁晋、郭成、肖振中、唐正宗、史宝全、陈军、张德海、刘建伟。 ⅠGB/T25134—2010 锻压制件及其模具三维几何量 光学检测规范 1 范围 本标准规定了采用工业近景摄影和三维光学面扫描方法测量锻压制件及其模具三维几何量的光学 检测规范。 本标准适用于锻压制件及其模具零部件的三维形状尺寸检测,以及为锻压制件及其模具的反求(逆 向)设计进行数据准备。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB/T12979 近景摄影测量规范 VDI/VDE2634(所有部分) 光学三维测量系统 3 术语与定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 工业近景摄影测量 industrialcloserangephotogrammetry 使用高分辨率数码相机拍摄被测对象周围多幅照片,并通过计算机辅助测量软件解算出被测对象 粘贴的标志点中心三维坐标的测量技术。工业近景摄影测量系统一般组成为:相机、标志点、标尺、适配 器、计算机辅助测量软件等。 3.2 三维光学面扫描测量 optical3Dmeasuringsystembasedonareascanning 通过向被测对象投射白光编码条纹或激光,由相机拍摄图像,并根据光学三角法原理,解算出被测 对象表面轮廓点云的立体视觉测量技术。 3.3 标志点 referencepoints 标志点分为编码(如图1所示)和非编码(如图2所示)两种标志点,工业近景摄影测量方法同时使 用编码和非编码两种标志点,三维光学面扫描只使用非编码标志点。编码点一般随意放置,而非编码标 志点一般粘贴在锻压制件及其模具的待测位置。 a) 编码标志点。编码标志点只在工业近景摄影测量中间计算过程使用,与被测对象的三维几何 量没有对应关系。 b) 非编码标志点。通常使用黑白圆点作为其标志图形,具有两种用途,一是通过非编码标志点 中心的三维坐标可以换算出被测对象的三维几何量;二是实现三维光学面扫描的多视角拼 接,消除拼接累计误差。 1GB/T25134—2010 a) b) c) d) 图1 编码标志点的图形示例 a) b) 图2 非编码标志点的图形示例 3.4 三维几何量 3Dgeometry 被测对象(锻压制件及其模具)轮廓上各种点、线、孔、面等几何特征的三维坐标、量值、间距等标量。 3.5 标尺 scalebar 为工业近景摄影测量提供高精度的基准长度,也称比例尺,如图3所示,其上的标志点间距事先经 过标定。 图3 标尺(比例尺)示例 3.6 适配器 adapter 为了测量锻压制件及其模具上某些特殊几何特征,或者相机无法拍摄到的测量部位所定制的各种 辅助测量器具。 注1:各种适配器上粘贴标志点,且须对标志点中心的三维坐标事先予以标定,以确定它们的三维坐标与被测几何 特征量值之间的换算关系。 注2:使用适配器,是通过测量适配器上标志点三维坐标换算被测几何特征量值的间接测量方法。 2GB/T25134—2010 3.7 点云 pointscloud 三维光学面扫描测量被测对象(锻压制件及其模具)轮廓,经测量软件对所获取大量密集三维坐标 点的集合(通常可达数百万个)处理后显示的图形。 4 锻压制件及其模具光学测量导则 4.1 锻压制件及其模具的光学测量概述 光学测量元素主要包括锻压制件及其模具轮廓上各种点、线、孔、面等几何特征的三维几何量。 根据锻压制件及其模具部件大小不同,采用工业近景摄影和三维光学面扫描方法可获取的测量精 度不同,测量精度定义按VDI/VDE2634。 按照GB/T12979近景摄影测量规范,工业近景摄影测量按照被测对象大小尺寸分为: a) 特大型尺寸(20m~100m); b) 大型尺寸(2m~20m); c) 中型尺寸(0.2m~2m); d) 小型尺寸(0.2m以下)。 4.2 单独使用工业近景摄影测量 测量锻压制件及其模具的某些关键点位的三维坐标,只需在被测位置粘贴标志点,采用工业近景摄 影测量方法即可。配合使用各种适配器,可以对锻压制件及其模具上的某些特殊几何特征或者相机无 法拍摄的部位进行间接测量。 4.3 配合使用工业近景摄影测量与三维光学面扫描 测量锻压制件及其模具的复杂曲面轮廓,可综合运用工业近景摄影和三维光学面扫描两种测量方 法。即首先采用工业近景摄影测量方法,测量并解算出被测曲面周围非编码标志点中心的三维坐标,将 它们导入三维光学面扫描系统,再从多个视角扫描被测对象表面,通过局部和全部非编码标志点的自动 匹配,实现多视角点云的自动拼接,将局部点云自动拼接生成整体曲面的完整点云。 4.4 测量数据的用途 测量锻压制件及其模具的几何特征或曲面轮廓点云后,可利用计算机辅助测量软件将它们与设计 系统中相应的CAD数模进行比对,并由此生成色谱偏差图和偏差检测报告。也可将测量数据导入三 维CAD软件对锻压制件及其模具进行反求(逆向)设计。 5 锻压制件及其模具光学测量准备 5.1 测量环境 工业近景摄影测量和三维光学面扫描为便携式流动测量,可在现场使用,对测量环境无特殊要求。 5.2 工业近景摄影测量相机的选用 一般选择单反数码相机并使用定焦镜头,以确保在拍摄照片时相机的焦距不变。 5.3 三维光学面扫描设备的选用 按被测对象的大小和测量精度要求,确定合理的扫描分辨率和单次扫描幅面,并依此数据选用相应 的三维光学面扫描设备。 5.4 被测对象表面的清理 测量前应对锻压制件或模具表面进行清理,去除铁屑、油污等。 5.5 显像剂喷涂 采用三维光学面扫描测量时,如果锻压制件及其模具表面过于灰暗(反射率<20%)或反光过强(反 3GB/T25134—2010 射率>80%),可对这些表面喷显影剂,以确保能够在扫描过程中形成白色的漫反射效果。 5.6 标志点的选用 根据一次拍摄幅面尺寸和相机分辨率选择合适的标志点大小。标志点的图案由测量设备厂家 推荐。 a) 非编码标志点的大小。非编码标志点(如图2所示)的内圆直径在拍摄相片上一般占有10个 像素为宜。 b) 编码标志点的大小。编码标志点的内圆[如图1a)和图1b)所示]或中心圆[如图1c)和图1d) 所示]在拍摄相片上一般占有10个像素为宜。 5.7 标尺的选用 标尺长度一般要与被测锻压制件及其模具的最大长度相当或不小于最大长度的2/3,标尺数量为 2个或以上。 5.8 适配器的定制 如果无法直接采用相机对锻压制件或模具上的某些特殊几何特征或部位直接进行拍摄测量,则可 定制适配器,进行间接拍摄测量。 6 工业近景摄影测量步骤与规范 6.1 测量准备 按照第5章步骤完成工业摄影测量的准备,按照图4的步骤完成测量过程。 6.2 粘贴非编码标志点 在锻压制件及其模具的被测部位人工粘贴非编码标志点,如图5所示。确保非编码标志点至少在 3个不同拍摄位置是可见的。如果只是用于三维光学面扫描的拼接使用,非编码标志点可以粘贴在被 测对象之外的附近位置。 图4 工业近景摄影测量的步骤 4GB/T25134—2010 图5 工业近景摄影测量示意图 6.3 放置编码标志点 编码标志点可随意放置,只要保证每幅拍摄照片上包含至少5个编码标志点即可。 6.4 放置标尺 标尺放置在被测对象附近,一般放置两根标尺为宜。 6.5 拍摄照片 用数码相机围绕被测锻压制件及模具拍摄图片,可分多层多角度拍摄,相邻拍摄角度间隔大 于30°。 6.6 解算标志点中心的三维坐标 将拍摄的全部照片导入计算机辅助测量软件,解算出所有标志点中心的三维坐标,换算出所需要测 量的各种三维几何量。 6.7 测量数据与设计数模的偏差比对分析 在计算机辅助测量软件中,分别导入测量数据和被测对象的CAD数模,进行坐标系的对齐,由软 件生成几何量的色谱偏差图和偏差检测报告,完成产品尺寸的检测。 7 三维光学面扫描测量步骤与规范 7.1 三维光学面扫描的测量准备 按照第5章步骤完成三维光学面扫描的准备。三维光学面扫描系统如果受到较大振动,或长时间 不使用,扫描前应对其进行重新标定。 7.2 工业近景摄影测量解算非编码标志点中心的三维坐标 按照第6章的步骤进行工业近景摄影测量,解算出非编码标志点中心的三维坐标。非编码标志点 的粘贴密度要与三维光学面扫描的扫描幅面相适应,应保证单次扫描幅面内非编码点的数量不少于 3个。 7.3 撤除编码标志点和标尺保留非编码标志点 三维光学面扫描只使用非编码标志点,在采用三维光学面扫描之前,一般要撤除编码标志点和标 尺,防止它们遮挡待测对象要扫描的轮廓。 7.4 导入非编码标志点 将工业近景摄影测量的非编码标志点中心三维坐标导入三维光学面扫描软件系统。必要时,可以 将标志点坐标系转换到指定坐标系。 7.5 单次面扫描 将三维光学面扫描设备对准待测对象局部区域进行单次