在现代机械设计和敏捷制造中,逆向工程是当前的一个研究热点,是实现产品快速制造的重要手段.而产品的数字化即三维面形的测量是逆向工程的基础.本文主要从事"360°旋转体三维面形测量技术研究及其在逆向工程中的应用"(本论文部分受国家自然科学基金(69905002)资助).首先在明确基于结构光和单CCD的360°旋转体三维面形测量基本原理的基础上进行模型建立,利用模型的几何关系推导出2-D到3-D的对应关系,并对系统结构进行了性能分析与模拟计算,在满足系统测量分辨率、测量范围和有效视场的要求下,给出系统的优化结构参数.依据这些优化的结构参数和系统工作原理设计一个结构简单、功能齐全、运行平稳、噪声小、易于控制的实验平台.被测物体被置于由步进电机控制的旋转平台上,半导体激光器发出的光经过一个圆柱透镜后,形成的光条照射到被测物体表面,经被测物表面面形调制后的变形光条被CCD采集.图像采集卡与步进电机同步工作,序列采集240幅图像,完成了被测物的三维面形扫描.然后利用软件程序调用已采集到的240幅图像,进行光刀中心提取,从而获得对应物体表面面形的两维数据,再通过2-D到3-D的对应关系计算出被测物体的三维面形数据,重建被测物体的三维面形,从而实现了三维面形的测量及显示.最后,利用逆向工程软件对点云进行处理,获得能精确反映物体面形的光顺曲面和CAD模型,同时把文件格式转换成IGES或STL文件,为快速制造打好基础.本课题涉及到的主要内容包括:实验系统的数学模型建立、系统结构参数的优化设计、实验平台的机械设计、步进电机控制电路设计、光刀中心的提取、三维数据获取、利用Matlab和OpenGL进行面形显示、实验装置定标及实验结果分析、点云处理及CAD模型生成等.在给定系统参数的条件下,系统分辨率可达到0.2mm.实验证明,此系统具有较高的重复测量精度和较好的使用效果.