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精準高效，非接觸測量超凡新體驗！_API公司
閱讀：49 發(fā)布時間：2023-7-22本文概要
API品牌推出的動態(tài)9D激光雷達（9D LADAR），大幅提升了原基于常規(guī)激光雷達（Laser Radar）對白車身進行非接觸檢測的效率，在速度、精度、靈活性、便攜性、重復性等諸多方面的性能都有令人信服的優(yōu)異表現(xiàn)。
生產(chǎn)中遇到的問題
伴隨著人類文明與科學技術(shù)的發(fā)展，汽車工業(yè)步入了嶄新的階段。為生產(chǎn)出更加優(yōu)秀的汽車產(chǎn)品，對于汽車制造工藝的要求持續(xù)上升。制造過程中，更小的公差，更高的效率，都是現(xiàn)階段汽車制造工藝的要素。根據(jù)弗諾斯特沙利文公司（Forest & Sullivan）2019年《白車身在線檢測的范式轉(zhuǎn)變（A Paradigm Shift of In-Line Inspection in Body-in-White）》中，97%的行業(yè)抽樣受訪者認為：內(nèi)部效率的提升是工業(yè)4.0體系的關(guān)鍵因素。
其中一個關(guān)鍵點即尺寸檢測工藝。行業(yè)內(nèi)正在推進于裝配線上對行進中的白車身進行測量的概念。這一概念的提出，意味著數(shù)以百計的高精度測量將在生產(chǎn)線上快速完成，而整個檢測過程不耽誤生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)。這對檢測工藝而言，是一項重大挑戰(zhàn)。
弗諾斯特沙利文公司（Forest & Sullivan）在對尺寸計量系統(tǒng)的分析表明，激光雷達（Laser Radar）技術(shù)是提供白車身在線檢測的“同類"技術(shù)。其表示:“激光雷達（Laser Radar）是一種全自動、多功能的系統(tǒng)，將非接觸式測量引入生產(chǎn)線。系統(tǒng)可以無目標運行，同時以很高的精度進行檢測。這是一種新穎的方法，對表面和特征細節(jié)都有較好的測量能力，其功能可實現(xiàn)白車身所有尺寸檢測需求。激光雷達（Laser Radar）測量系統(tǒng)在諸多方面都較傳統(tǒng)的三坐標（CMM）測量機或其它測量設備具有優(yōu)勢，尤其在便捷性和效率方面。"
API一直以來都在密切關(guān)注行業(yè)對于白車身在線檢測的概念和目標，并通過大量的行業(yè)內(nèi)的調(diào)查與交流，獲悉目前的激光雷達（Laser Radar）測量技術(shù)還無法真正實現(xiàn)在線檢測的目標，隨即基于品牌近40年在高性能傳感器、高精密尺寸測量領(lǐng)域的積淀、以及針對性地結(jié)合業(yè)內(nèi)的實際需求，開發(fā)了全新的動態(tài)9D激光雷達（9D LADAR），在精度、效率、靈活性、重復性等諸多方面都較傳統(tǒng)激光雷達（Laser Radar）有大幅的提升和進步，為汽車制造商提供了更接近于行業(yè)制造標準的測量解決方案。
圖1：API 9D激光雷達白車身檢測作業(yè)中
突破性尺寸測量解決方案
API品牌9D激光雷達（9D LADAR）采用了光頻域干涉測量技術(shù)（OFCI – Optical Frequency Chirping Interferometry），可適用于在車間、實驗室、野外等多種環(huán)境及復雜工況下，實現(xiàn)對工件或目標物的非接觸精準測量，擁有的測量精度、以及超凡的測量效率，可迅速捕獲工件尺寸及表面幾何數(shù)據(jù)。
基于OFCI技術(shù)的9D激光雷達，在工作時會產(chǎn)生廣譜光學干涉、探測干涉信號并實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的采集，其靈敏度較常規(guī)激光雷達提升超過100倍，故而可提供較常規(guī)激光雷達更高的測量精度和更佳的測量效率。9D激光雷達提供微米級別的測量精度、20kHz的數(shù)據(jù)采集速率，并在測量時不易受到外部環(huán)境的影響，有效避免了常規(guī)激光雷達使用中受材料反射率影響大、入射角度范圍有限、易受環(huán)境噪聲影響等問題。
9D激光雷達相較常規(guī)激光雷達的技術(shù)提升
1、速度：9D激光雷達（9D LADAR）以每秒20,000點的速度采集測量數(shù)據(jù)，掃描速度達到了0.2秒/厘米2。而目前已知常規(guī)激光雷達（Laser Radar）僅擁有1,000點/秒的采數(shù)速率和1秒/厘米2的掃描速度。
2、精度：9D激光雷達的3D測量精度為25μm+6μm/m，而常規(guī)激光雷達的3D精度為20μm+14.5μm/m。
3、靈活性：9D激光雷達擁有水平±320°的轉(zhuǎn)角范圍，且入射角≥85°；常規(guī)激光雷達則通常只具備水平±180°水平轉(zhuǎn)角范圍及45°的入射角。
4、便攜性：9D激光雷達設計緊湊，采用集成式控制箱，整機重量僅10.4千克；而常規(guī)激光雷達重量往往達到30千克級別，且?guī)в幸粋€額外的外部控制箱。尺寸方面，9D激光雷達也較常規(guī)激光雷達更為小巧，更加方便加載于工業(yè)機器人和龍門三坐標或集成在生產(chǎn)線。
5、重復性：9D激光雷達的重復性平均誤差為35μm，常規(guī)激光雷達為150μm。
圖2：集成于白車身生產(chǎn)線的API 9D激光雷達
解決常規(guī)激光雷達在生產(chǎn)中遇到的問題
實際生產(chǎn)中，一輛白車身的測量，往往需要有數(shù)百個必須檢測的位置，而常規(guī)激光雷達（Laser Radar）測量技術(shù)在某些環(huán)節(jié)中，由于其自身功能和特征的限制，無法達到的測量效果，9D激光雷達（9D LADAR）的問世，在以下方面克服了常規(guī)激光雷達在實際生產(chǎn)中遇到的問題：
問題一：測量中，常規(guī)激光雷達每次移動發(fā)生位置變化，就必須重新定位自己相對于白車身的位置，基于其性能，這個定位過程的實現(xiàn)較為繁瑣，并需要頻繁配合掃描“定位球"來實現(xiàn)，由此才可以繼續(xù)針對目標白車身實施精準測量。而9D激光雷達基于其自身的原理和優(yōu)異的性能，讓繁瑣的定位過程大大簡化、甚至避免定位球的使用（Radian激光跟蹤儀配合實時精準定位）。
問題二：常規(guī)激光雷達技術(shù)的問題是掃描速度，目前的常規(guī)激光雷達系統(tǒng)掃描速度僅為每秒1,000點，而API 9D激光雷達的掃描速度則可達到每秒20,000點，在效率上解決了常規(guī)激光雷達相對測量速度較慢的問題。
問題三：入射角能力。目前的常規(guī)激光雷達系統(tǒng)可以實現(xiàn)45°入射角的精確測量；而9D激光雷達可以精確測量入射角超過85°的零件。這就意味著，與常規(guī)激光雷達相比，9D激光雷達移動更少的位置就可以測量同樣多的數(shù)據(jù)。
圖3：基于Radian激光跟蹤儀實時精準定位的API 9D激光雷達白車身測量作業(yè)中
9D激光雷達與6自由度激光跟蹤儀聯(lián)合解決方案
在針對有測量精度需求的作業(yè)中，可以使用同為API品牌旗下的9D激光雷達與Radian激光跟蹤儀相配合的解決方案（如圖3示意），利用9D激光雷達高效、非接觸的掃描功能獲取大量點云數(shù)據(jù)的同時，使用Radian激光跟蹤儀為9D激光雷達提供實時跟蹤定位。如此，既快速高效地獲得了大量點云數(shù)據(jù)，又同時擁有無限精確的機器人姿態(tài)，真正做到了高精度與高效率兼得。
結(jié)論
憑借更快的掃描速度、范圍更大的入射角、更高的數(shù)據(jù)采樣速率，使用API 9D激光雷達（9D LADAR）進行白車身測量作業(yè)，可較使用常規(guī)激光雷達（Laser Radar）的工作效率提升4倍甚至以上；在有測量精度需求時，還可配合API Radian激光跟蹤儀進行全局實時跟蹤定位掃描測量，在高效檢測的同時，保障測量的高質(zhì)量高標準，提供的測量精度保證。
圖4：API公司總部大樓
關(guān)于API
API品牌由Kam Lau博士在1987年創(chuàng)立于美國馬里蘭州的羅克韋爾，是激光跟蹤儀的，同時持有多項測量科技的，是精密測量科技領(lǐng)域的者；API自成立以來，始終致力于機械制造領(lǐng)域精密測量儀器和高性能傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)，產(chǎn)品已廣泛應用于世界各國的*制造領(lǐng)域，并在坐標測量和機床性能測試的高精度標準方面處于地位。