ВВЕДЕНИЕ 2
1 Анализ предметной области 7
1.1 Лазерные сканеры 11
1.2 Точность лазерного сканера 12
1.2.1 Точность при разработке твердотельной 3d модели 17
1.3 Процессы лазерной сканирования 17
1.4 Исследовательская часть 20
1.4.1 Обзор существующих решений 20
1.4.2 Методы измерения расстояния с использованием лазеров 21
1.4.3 Свойства объектов на точность результатов лазерного
сканирования 23
1.5 Поставленные цели и задачи 25
2 Проектно-конструкторская часть 26
2.1 Технические характеристики разработанного лазерного
сканирующего сканера 26
2.2 Структурная схема сканирующего лазерного сканера 26
2.3 Разработка механики сканирующего лазерного сканера 27
2.3.1 Технические характеристики оборудования 27
2.3.2 Управление механикой 50
3 Производственно-технологическая часть 53
3.1 Разработка деталей несущей конструкции сканера 53
4 Разработка электрической принципиальной схемы 59
5 Разработка программного обеспечения 61
5.1 Алгоритм измерения расстояния 61
5.2 Алгоритм сканирования и построения изображения 63
5.3 Программный код 64
5.4 Формат файла 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 79
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 80
ПРИЛОЖЕНИЕ А 81
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 8
Данная выпускная квалификационная работа выполнялась в рамках сотрудничества кафедры «Автоматизация технологических процессов и производств»
Актуальность работы данной работы заключается в том, что создать сканер с достаточно простой конструкцией и не сложным алгоритмом получением модели тел сложной формы с использованием бесконтактного метода сканирования.
Ещё актуальность работы заключается в разработке отечественного аналога мехатронной системы сканирования, в рамках импортозамещения.
Особенность сканера в том, что у сканера простая конструкция. Не сложный алгоритм получение модели методом послойного сканирования сечений детали.
При копировании современных деталей трудно обойтись без ЭИ сканирования объекта. Если в 20 веке для копирования объекта приходилось образмеривать изделия вручную, считать погрешности и искать документацию на эти изделия (часто - секретную), то в наши дни многие изделия можно скопировать при помощи лазерного SD-сканирования.
Таким образом, приходим к выводу, что ручное образмеривание часто проще, быстрее, дешевле 3d сканирования при сопоставимой точности, - но только для простых изделий.
Для сложных криволинейных изделий вручную не удастся обеспечить указанную точность, а сам процесс снятия размеров будет полон трудностей и необходимости изобретать подручные средства (вырезать части криволинейных поверхностей из картона, лепить из пластилина, комбинировать разные классические инструменты).
Все это без проблем отобразит 3Э-сканер, с большой точностью и меньшими трудозатратами на 3Б-сканирование. Однако дальнейшая обработка сырого скана, полученного с 3В-сканера, и доведение ее до твердотельной модели может занять дополнительное время.
В данной работе был разработан 2.5D сканер.
Для разработки 2.5D сканера были проведены расчет и проектирование электронной части, проектирование механической части мехатронной системы. Так же были разработаны алгоритмы работы 2.5D сканера и программное обеспечение, реализующее алгоритмы работы.
Поставленная цель, заключающаяся в разработке 2.5D сканера, была достигнута.
