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3D CaMega五軸數(shù)控三維掃描系統(tǒng)在三維數(shù)字化檢測
閱讀：1119 發(fā)布時間：2022-6-29
3D CaMega 五軸數(shù)控三維掃描系統(tǒng)已在飛機發(fā)動機葉片的三維數(shù)字化檢測中應用，實現(xiàn)了飛機發(fā)動機葉片的批量自動檢測；在汽車實體模型切削加工系統(tǒng)中實現(xiàn)了大型數(shù)控加工系統(tǒng)中的工位在線檢測。
在目前的零件制造、加工和裝配等飛機制造工程中，急需有效、實用、高效的三維數(shù)字化檢測技術和設備。中大型不規(guī)則飛機型面零部件三維數(shù)字化檢測要求有高精度的局部掃描和整體的高精度定位拼接、高精度的型面檢測和邊孔檢測、可重復自動檢測以及操作的簡易性和高效性?，F(xiàn)有的檢測手段中，三坐標測量機具有對不規(guī)則型面檢測的不適應性和低效率等問題；手持式激光掃描儀和便攜式照相掃描儀具有需要繁瑣地貼標識點、標識點擴展拼接帶來的積誤差和誤差放大以及非自動重復測量等問題。3D CaMega 五軸數(shù)控三維掃描系統(tǒng)可以成為有效、實用、高效的飛機三維數(shù)字化檢測技術和設備方案。
3D CaMega 光學三維掃描頭
3D CaMega 光學三維掃描儀（表1）工作原理是數(shù)字投影儀將多重數(shù)字光柵條紋投影到被測物體表面，CCD 相機從相異的角度拍攝被測物體表面的條紋圖像，并輸入到計算機。3D CaMega 三維掃描系統(tǒng)軟件根據(jù)獲取圖像中的條紋曲率變化利用相位法和三角法等原理精確解析出每一個像素對應物體表面點的空間坐標（X、Y、Z），生成被測物體表面的三維點云模型。
3D CaMega 光學三維掃描儀（見圖1）是北京博維恒信科技發(fā)展有限公司自主研發(fā)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高科技產(chǎn)品，并已廣泛應用于工業(yè)產(chǎn)品設計、模具制造、工業(yè)檢測以及汽車等行業(yè)。
圖1 掃描儀實物圖
3D CaMega 五軸數(shù)控三維掃描系統(tǒng)方案
3D CaMega 五軸數(shù)控三維掃描系統(tǒng)（見圖2）是由小視場、高精度的光學三維掃描儀和中大型高精密數(shù)控五軸機械系統(tǒng)組合而成，是針對中大型復雜不規(guī)則零部件進行三維掃描而研制的高集成度、高自由度的掃描系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用高分辨率光柵尺和角度編碼器實現(xiàn)對具有3個移動軸（X、Y、Z）和2 個轉(zhuǎn)動軸（U、V）的機械系統(tǒng)進行精確閉環(huán)定位控制，控制定位三維掃描儀對復雜不規(guī)則零部件進行多方位、多角度拍攝掃描，并實現(xiàn)每次局部三維掃描數(shù)據(jù)精確自動拼接，生成全面、統(tǒng)一的三維型面點云數(shù)據(jù)。
機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可根據(jù)具體應用需求采用龍門結(jié)構(gòu)或單臂結(jié)構(gòu)，XYZ三軸行程也可根據(jù)具體應用需求確定；微型三維掃描儀的集成型號也可根據(jù)具體應用需要的精度、效率、功能要求確定，還可以采用大小視場結(jié)合的雙視場組合來滿足板筋件的形面測量和邊孔測量要求。
3D CaMega 五軸數(shù)控三維掃描系統(tǒng)具有高精度靈活的局部面掃描、精密自動定位、定點蛙跳和直接獲取全局坐標等功能可進行機器人式的人工教示掃描和自動重復掃描；也可利用被掃描零部件的CAD 模型進行CAD 指令自動掃描。
3D CaMega 五軸數(shù)控三維掃描系統(tǒng)可以有效地避免三坐標測量機對不規(guī)則型面檢測的不適應性和低效率，有效地避免手持式激光掃描儀和便攜式照相掃描儀需要貼標識點的繁瑣以及標識點擴展拼接帶來的積誤差、誤差放大和非自動重復測量。
Geomagic Quality 三維數(shù)據(jù)處理軟件
Geomagic Quality 三維數(shù)據(jù)處理軟件是將大量的型面檢測數(shù)據(jù)與其形面設計模型進行比對、分析，計算出型面的誤差分布，并生成不同形式的，具有圖、文、數(shù)、表的檢測報告。
Geomagic Quality 三維數(shù)據(jù)處理軟件的主要功能如下：
（1）掃描和對齊。
從三維掃描儀、數(shù)字化設備和硬測頭設備中采集的點數(shù)據(jù)和多邊形網(wǎng)格，有序和無序點數(shù)據(jù)都可以進行檢測；可以有多種對齊方式供選擇( 基準、特征、參照點系統(tǒng)、3-2-1 或擬合)，將生產(chǎn)部件的檢測點云數(shù)據(jù)與CAD 模型比較；可以保存、加載和應用對齊方法，用于自動檢測和可重復性檢測。
（2）比較。
通過生成三維彩色偏差圖模型來反映整個零件各部位的誤差情況；通過定義和修改偏差色譜，創(chuàng)建“通過/失敗”圖形化報告，方便閱讀分析，并可以對模型截面圖生成須狀的偏差圖。
（3）評估。
對橫截面和選定區(qū)域創(chuàng)建二維和三維尺寸圖；探測并檢測幾何特征，如球面、平面、錐體、柱體、槽、孔和點；計算尺寸，分析擬合，比較二維和三維特征，測量點到點、特征到特征的距離和角度；創(chuàng)建和評估形位公差(GD&T)，并可*控制報告的顯示效果；執(zhí)行特定行業(yè)的分析，如間隙和面差(Gap&Flush)。
（4）報告。
生成詳細的檢測報告，包含檢測數(shù)據(jù)、多重視圖、注釋和結(jié)果；用強大而簡單的報告設計工具設計和自定義檢測報告；生成可以用AdobeReader 查看的全交互的三維模型報告；自動生成檢測報告，包括HTML格式、PDF 格式、MS Word 和Excel格式；導出CSV 和Unicode 數(shù)據(jù)應用于趨勢分析和統(tǒng)計過程控制(SPC)。
（5）自動化。
從對齊到生成檢測報告的過程可以自動化；通過記錄檢測過程中的步驟進行多零件的自動檢測定義宏用于自動化可重復的任務；使用自動化設計器對已有的檢測過程重復執(zhí)行、再利用、遷移和改寫；用同一個參考模型通過不同的步驟和選項進行多次自動檢測。
在目前的零件制造、加工和裝配等飛機制造工程中，急需有效、實用、高效的三維數(shù)字化檢測技術和設備。中大型不規(guī)則飛機型面零部件三維數(shù)字化檢測要求有高精度的局部掃描和整體的高精度定位拼接、高精度的型面檢測和邊孔檢測、可重復自動檢測以及操作的簡易性和高效性?，F(xiàn)有的檢測手段中，三坐標測量機具有對不規(guī)則型面檢測的不適應性和低效率等問題；手持式激光掃描儀和便攜式照相掃描儀具有需要繁瑣地貼標識點、標識點擴展拼接帶來的積誤差和誤差放大以及非自動重復測量等問題。3D CaMega 五軸數(shù)控三維掃描系統(tǒng)可以成為有效、實用、高效的飛機三維數(shù)字化檢測技術和設備方案。
3D CaMega 光學三維掃描頭
3D CaMega 光學三維掃描儀（表1）工作原理是數(shù)字投影儀將多重數(shù)字光柵條紋投影到被測物體表面，CCD 相機從相異的角度拍攝被測物體表面的條紋圖像，并輸入到計算機。3D CaMega 三維掃描系統(tǒng)軟件根據(jù)獲取圖像中的條紋曲率變化利用相位法和三角法等原理精確解析出每一個像素對應物體表面點的空間坐標（X、Y、Z），生成被測物體表面的三維點云模型。
3D CaMega 光學三維掃描儀（見圖1）是北京博維恒信科技發(fā)展有限公司自主研發(fā)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高科技產(chǎn)品，并已廣泛應用于工業(yè)產(chǎn)品設計、模具制造、工業(yè)檢測以及汽車等行業(yè)。
圖1 掃描儀實物圖
3D CaMega 五軸數(shù)控三維掃描系統(tǒng)方案
3D CaMega 五軸數(shù)控三維掃描系統(tǒng)（見圖2）是由小視場、高精度的光學三維掃描儀和中大型高精密數(shù)控五軸機械系統(tǒng)組合而成，是針對中大型復雜不規(guī)則零部件進行三維掃描而研制的高集成度、高自由度的掃描系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用高分辨率光柵尺和角度編碼器實現(xiàn)對具有3個移動軸（X、Y、Z）和2 個轉(zhuǎn)動軸（U、V）的機械系統(tǒng)進行精確閉環(huán)定位控制，控制定位三維掃描儀對復雜不規(guī)則零部件進行多方位、多角度拍攝掃描，并實現(xiàn)每次局部三維掃描數(shù)據(jù)精確自動拼接，生成全面、統(tǒng)一的三維型面點云數(shù)據(jù)。
機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可根據(jù)具體應用需求采用龍門結(jié)構(gòu)或單臂結(jié)構(gòu)，XYZ三軸行程也可根據(jù)具體應用需求確定；微型三維掃描儀的集成型號也可根據(jù)具體應用需要的精度、效率、功能要求確定，還可以采用大小視場結(jié)合的雙視場組合來滿足板筋件的形面測量和邊孔測量要求。
3D CaMega 五軸數(shù)控三維掃描系統(tǒng)具有高精度靈活的局部面掃描、精密自動定位、定點蛙跳和直接獲取全局坐標等功能可進行機器人式的人工教示掃描和自動重復掃描；也可利用被掃描零部件的CAD 模型進行CAD 指令自動掃描。
3D CaMega 五軸數(shù)控三維掃描系統(tǒng)可以有效地避免三坐標測量機對不規(guī)則型面檢測的不適應性和低效率，有效地避免手持式激光掃描儀和便攜式照相掃描儀需要貼標識點的繁瑣以及標識點擴展拼接帶來的積誤差、誤差放大和非自動重復測量。
Geomagic Quality 三維數(shù)據(jù)處理軟件
Geomagic Quality 三維數(shù)據(jù)處理軟件是將大量的型面檢測數(shù)據(jù)與其形面設計模型進行比對、分析，計算出型面的誤差分布，并生成不同形式的，具有圖、文、數(shù)、表的檢測報告。
Geomagic Quality 三維數(shù)據(jù)處理軟件的主要功能如下：
（1）掃描和對齊。
從三維掃描儀、數(shù)字化設備和硬測頭設備中采集的點數(shù)據(jù)和多邊形網(wǎng)格，有序和無序點數(shù)據(jù)都可以進行檢測；可以有多種對齊方式供選擇( 基準、特征、參照點系統(tǒng)、3-2-1 或擬合)，將生產(chǎn)部件的檢測點云數(shù)據(jù)與CAD 模型比較；可以保存、加載和應用對齊方法，用于自動檢測和可重復性檢測。
（2）比較。
通過生成三維彩色偏差圖模型來反映整個零件各部位的誤差情況；通過定義和修改偏差色譜，創(chuàng)建“通過/失敗”圖形化報告，方便閱讀分析，并可以對模型截面圖生成須狀的偏差圖。
（3）評估。
對橫截面和選定區(qū)域創(chuàng)建二維和三維尺寸圖；探測并檢測幾何特征，如球面、平面、錐體、柱體、槽、孔和點；計算尺寸，分析擬合，比較二維和三維特征，測量點到點、特征到特征的距離和角度；創(chuàng)建和評估形位公差(GD&T)，并可*控制報告的顯示效果；執(zhí)行特定行業(yè)的分析，如間隙和面差(Gap&Flush)。
（4）報告。
生成詳細的檢測報告，包含檢測數(shù)據(jù)、多重視圖、注釋和結(jié)果；用強大而簡單的報告設計工具設計和自定義檢測報告；生成可以用AdobeReader 查看的全交互的三維模型報告；自動生成檢測報告，包括HTML格式、PDF 格式、MS Word 和Excel格式；導出CSV 和Unicode 數(shù)據(jù)應用于趨勢分析和統(tǒng)計過程控制(SPC)。
（5）自動化。
從對齊到生成檢測報告的過程可以自動化；通過記錄檢測過程中的步驟進行多零件的自動檢測定義宏用于自動化可重復的任務；使用自動化設計器對已有的檢測過程重復執(zhí)行、再利用、遷移和改寫；用同一個參考模型通過不同的步驟和選項進行多次自動檢測。