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实验项目名称
基于三维光学测量的产品逆向设计与创新实验
实验学时
16
指导教师
张树生白晓亮
实验地点
2M#1楼,测量室,
实验对象
本科3~4年级学生
可选人数
10~15人
《基于三维光学测量的产品逆向设计与创新实验》
实验教学大纲
一、课程基本信息(楷体、三号、加黑、居中)
1、课程名称:基于三维光学测量的产品逆向设计与创新实验
2、学时/学分:16
3、开课院(系):机电学院,航空宇航制造工程系
4、先修课程:机械设计,机械原理,计算机图形学
5、面向对象: 本科3~4年级
6、教材、教学参考书:
Reversing:逆向工程揭密、(美)艾拉姆著韩琪等译、电子工业出版社、2007年09月
3D逆向工程技术、许智钦孙长库许智钦、中国计量出版社、2002年01月
二、课程性质和任务
在机械类课程机器测绘教学环节中,传统的测量手段以游标卡尺、螺旋测微仪、直尺、圆规等为主,存在测量效率低,主观随意性和测量误差大等弊端。随着科技进步及现代测量技术的发展,基于激光/结构光的三维光学测量技术和系统已逐渐成熟,其具有的数字化测量和方便快速、精度高等特点,非常适于形态/结构复杂的产品,并便于与CAD/CAM系统实现无缝集成,正逐步替代传统测量方式,特别在汽车、航空、航天、船舶等国家/国防支柱制造产业其作用更加明显,可有力支持产品的逆向设计和创新再设计。
本课程将基于三维光学测量的逆向设计技术引入创新设计实验,有助于学生了解相关学科的研究前沿,拓展知识面,提高学****兴趣,具有重要的教学意义。光学测量技术已逐步在企业中应用,本课程有助于学生学****更为先进的技术手段,从而更好的为企业生产服务。自主创新来源于对已有产品、技术的理解,借鉴已有产品设计并在其基础上进行逆向设计和创新再设计,可以使技术人员更关注于自身的创意,因此更加有益于激发学生的创新兴趣。
三、教学内容
教学学时:6学时
目的
主要介绍三维光学测量原理,测量设备的系统体系结构,学****测量设备的使用。完成课程实验后,学生基本掌握ATOS II的校准;ATOS II扫描测量;TRITOP的参数校准及TRITOP照相测量;ATOS II和TRITOP综合测量。为后续的测量数据预处理、典型零件测量数据的拟合重建、零件制造误差综合检测以及三维实物测量基础上的创新再设计综合实验奠定基础。
内容:三维光学测量原理及其方法
1. 基本掌握ATOS II的校准;
2. ATOS II扫描测量;
3. TRITOP的参数校准及TRITOP照相测量;
4. ATOS II和TRITOP综合测量
四、实验内容
1:测量数据预处理原理及方法(2学时)
目的:介绍测量数据预处理流程的基本原理和方法;学****掌握测量数据预处理方法:网格化、孔洞修补、网格简化、网格光顺;了解STEP,IGES,STL等基本的数据存储格式及其优缺点。
内容:了解数据预处理流程的常用算法;学****掌握ATOS自带软件的数据预处理操作。通过该过程,得到完整的逼近测量实物的网格模型。
2:典型零件测量数据拟合重建(2学时)
目的:通过本实验,使学生了解区域分割,曲面拟合的基本原理和由产品样件测量到CAD模型重建的原理、方法。使学生了解由产品样件测量到CAD模型重建的原理和方法。
内容:选取包含各类型面(常规机加面、自由曲面等)的典型实物样件,利用ATOS完成其各类型面的光学测量;通过区域分割、参数化、最小二乘逼近等步骤完成其重构;将重构出的型面导入CAD系统进行处理。
3:零件制造误差综合检测(2学时)
目的:通过本实验使学生熟悉典型零件测量数据与其CAD设计模型配准原理及过程,能独立完成误差分析并生成零件的检测报告,使学生了解零件制造误差检测的基本过程。
内容:测量数据与其CAD模型的配准;测量数据与其CAD模型的误差分析。
4:三维实物测量基础上的创新再设计及快速成型制造(4学时)
目的:通过本实验熟悉和掌握含自由曲面的样件测量及三维模型重构,并能将得到的曲面导入UG II、CATIA等CAD软件进行零件的再设计,最后利用快速成型设备完成零件的制造。培养学生综合利用所学知识,创新设计各种包含测量数据自由曲面的机械零件的能力,增强学生的动手能力和工程意识。
内容:含自由曲面的样件测量及三维模型重构;曲面的创新设计,用重构得到的自由曲面通过替换/添加等方式重新设计包含自由曲面的零件模型;将设计好的包含自由曲面的零件模型用快速成型设备进行制造。
五、其他
实验需要分组进行,原则上每组不超过5人。
撰写人:张树生白晓亮
时间:
基于三维光学测量的产品逆向设计与
创新实验
实验指导书
张树生白晓亮编写
适用专业:航空宇