高精度测量仪器在工业领域中的应用

——顶柱科技工程师:郑宏洋、周晓俊 2015年7月29日

国际金属加工网 2015年09月16日

在工业领域中,高标准、高精度、高控制是整体工业产业升级的趋势。大到航天、造船、军事工业,小至汽车工业、微型机加工、3C产品制造,质量控制、误差分析都是在生产过程中极其重要、不可或缺的部分。对加工的产品进行工业测量、数据分析,而后给出其是否达到设计要求的结果,便需要针对不同场景、不同环境等条件,使用不同的工业测量仪器设备,以及应用最适合的测量和分析方法,从而可以使整个生产环节可控,在工业产业的转型过程中,是亟需解决的技术难题。

上海顶柱集团旗下的顶柱科技与顶柱检测,专注于提供先进质量控制系统和计量解决方案,将全球最先进的高端检测产品和质量控制系统引进给国内的客户,应用全球领先的测量系统与最新计量标准,面向制造领域的不同行业,为客户提供全面的现场几何量计量解决方案。

V-STARS摄影测量系统在复杂环境下工业领域中的应用

美国GSI公司(Geodetic Systems, Inc)作为全球非接触式工业摄影测量的领导者,从事摄影测量系统研发超过30年历史,其生产的V-STARS摄影测量系统,其单相机最高稳定精度可达5μm+5μm/m,测量不受振动、旋转、辐射、空间等多种环境因素的影响。

  
   

如上图,在航空工业中,对于飞机整流器、襟翼等部件,使用V-STARS单相机摄影测量系统,配合无需手动贴点的投点器,精确地测量出三维点云,将其与理论数模对比得出偏差,然后分析数据对实物进行局部修理。其精度优于0.05mm,无需特殊工装,可对整体曲面或指定关键端面进行高效率的快速测量。发挥单相机摄影测量系统的优势,解决了狭小空间以及生产环境下的测量难题。

激光跟踪测量系统在大空间、高精度工业领域中的应用

激光跟踪测量系统具有极高的测量精度,对于大尺寸、高精度要求的工业领域,尤其是重工业领域的快速、关键尺寸的测量、分析方面具有无可比拟的优点。

     

    

风电、核电等大尺寸、高精度要求的机加工工业中,对产品进行整体误差分析,对批量生产工艺的考察、最终产品的装配精度乃至使用寿命等都具有重要意义。针对高精度加工处理生产线体的安装与维护,保持机器处于最优的使用状态,可高效率地节省维护成本,降低故障率,保证产品质量。使用激光跟踪测量系统,对大尺寸目标进行整体测量,根据设计图纸进行误差分析,对不合格的位置进行超差分析和实时监控,精度可控制在0.02mm,无需对目标进行特殊处理,充分发挥了其方便、快速、稳定等优势,解决了大尺寸、高精度需求下,不易进行复杂测量分析的难题。

3D扫描系统在轻工业中的应用

3D扫描系统(3D scanner) 作为用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(几何构造)与外观数据(如颜色、表面反照率等性质)一种科学仪器,具有相当广泛的用途,举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。

     
 

 这种特殊的3D扫描系统通过结构光/红外光,可自动识别物体表面的固有特征,无需对物体进行附加处理,操作犹如拍视频般简单,并可在极短时间内轻松获取高质量的数据,真实还原物体外观和色彩。扫描完成后,可在软件中进行数据处理,导出多种标准格式,以便用户使用其他第三方软件来进行3D打印的处理和编辑。

大空间激光扫描系统在大尺寸工业对其整体分析中的应用 

Surphaser 三维激光扫描仪是按照美国军方标准严格设计和生产的测绘产品,广泛用于工业测量、考古和文物保护、工程测绘和科学研究,从帕特农神庙的数字化保护到NASA空间站及飞行器的测量,Surphaser 充分体现了快速、高精度的特点。Surphaser 是当今全球精度最高的三维激光扫描仪,是最新三维激光测量技术的体现.。

1到100米范围内可达到亚毫米级别精度

○ 最大扫描距离可达180米

○ 防尘防水,坚固耐用,适用于多种气候与环境

○ 小巧轻便,可放入飞行箱内方便携带

○ 安装简便,内置强大倾斜补偿器,无需人工整平

○ 内置高清彩色相机可达到6000万像素或外置色彩更丰富,功能更强大的单反相机,赋予点云更加逼真的纹理效果

○ 多种操控方式,可以直接面板操控,笔记本连接,或者平板无线操控,使其在多种复杂环境下运用自如。

   

  

 

工业设计与制造

    三维激光扫描仪不但可以为工业逆向建模提供帮助,同时可以取代传统的方式进行工业零部件的外形检测。采用三维激光扫描技术可大大缩短产品设计和生产周期,提高产品质量,降低成本。从飞机、汽车、轮船到大型钢结构,、工业设计与制造

   三维激光扫描仪不但可以为工业逆向建模提供帮助,同时可以取代传统的方式进行工业零部件的外形检测。采用三维激光扫描技术可大大缩短产品设计和生产周期,提高产品质量,降低成本。

工业逆向建模

    通过Surphaser三维激光扫描仪可以快速完成机械零件的仿制和结构研究。通过高精度扫描获取完整准确的外形数据,经过处理直接生成三维模型,可快速完成模具设计或机械加工方案,实现复制。对已有零部件的扫描,也可以精确获取曲面、特征,用于汽车、轮船、飞机等复杂形状和结构的研究。

    零部件外形检测铸造或机加工的零件,以及装配完成好的部件,可以通过三维激光扫描仪进行完整的外形检测,可以关心到每一处细节,进行详细的误差统计,全面判断加工或装配的质量,并可以据此调整加工或装配工艺。

装配和搭接控制

对预装配部件进行扫锚,可实现计算机中的虚拟装配,进行装配部件的尺寸调整及验证。通过对装配前的基础进行扫描,可基于真实三维空间进行虚拟搭接设计,保证设计质量,缩短工期,降低成本。

 

(顶柱科技工程师:郑宏洋、周晓俊)

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