ZEISS OPTICAL MEASUREMENT METHOD - 光学量测技术

国际金属加工网 2018年02月05日

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条纹投影的光学测量方法有什么优势?

光学测量的优势

您还在使用传统的三坐标(CMM) 测量仪吗?您想提高工作效率吗?您想使用最新的 高效率,高精度,适用于自由曲面数据获取的光学测量系统吗?本份白皮书向您介绍 最新技术:德国ZEISS光电技术有限公司利用光栅投影原理研发生产的COMET系列三维光学扫描系统。

创新的三维光学量测系统操作简便,用途广泛,可大大简化工作流程,提高质量控制 效率。使用三维光学扫描系统对被测件表面进行整体的三维数据采集,获取表面细节部位的高精度三维数据。您可将之应用于 质量控制-扫描数据与CAD数模进行比对;亦可用于逆向工程-快速获取设计样尺寸,生成CAD数模, 三维光学扫描系统让您的业务 更上一层楼!

光学非接触式测量方法确保对易变形工件, 如泡沫件等,进行准确测量,避免了传统的三坐标等(CMM)接触式测量方法因接 触被测件引起工件变形而影响测量结果。利用先进的光学非接触式测量技术,您能更好的进行产品质量控制,使自己产品的质量 胜人一筹,在市场竞争中赢得决定性的优势。请告诉您的合作伙伴和您的客户,您使用最新科技的三维光学扫描技术进行高效率, 高质量的产品数据采集与产品质量控制;将创新的三维光学扫描设备提供给您的操作人员,让他们使用这款最新科技产品进行质 量控制工作,提高工作效率,减少工作压力,提高工作满意度!

目录:

白光光栅投影技术的工作原理 

光学测量系统为用户带来了什么改变? 

光学三维数字化量测技术的突出优势: 

三维光学扫描系统测量速度到底有多快? 

三维光学扫描系统的扫描质量与精度值得期待! 

三维光学扫描系统的应用领域有哪些? 

如何避开三维光学扫描系统的局限性,获得最佳扫描结果 

实际应用故事 

白光光栅投影技术的工作原理

投影镜头向被测件表面投射光栅,因被测件表面形态导致光栅变形并反射,然后 由接收相机(单相机或多相机)接收到反射回来的被测件表面三维数据。 通过反射光束与相机角度进行三角计算与解码,从而获得每个测得三维光点的坐 标系数据。 随着使用的相机分辨率与测量镜头的不同,测得数据在被测件表面(虚拟)构造 的三角网格大小也不相同。三角网格越精细,被测件表面的复杂细节,如半径, 折边等,呈现得越清晰。根据扫描设备的型号不同,横向点间距(分辨率)一般 在20um 到250um 之间不等。请注意,此处分辨率并非指设备精度。

请继续阅读,获取更多信息。

光学测量系统为用户带来了什么改变?

光学三维量测技术与传统接触式量测技术的区别:

首先,光学三维量测技术可以对被测件进行整体扫描,两幅扫描结果通过公共部位进行拼接,从而得到被测件的全 貌-类似于全景相片。单幅扫描结果也可通过标记点拼接的方式与另一副扫描结果进行拼接。是否需要拼接由被测 件尺寸/表面状况,选用的设备型号/配置来决定。有些型号的设备只能通过黏贴标记点来确保正确拼接,而另一些 则无此要求。

接下来,需要对扫描获取数据进行评估。此时,根据图纸或用户指定规格参数将 STL 数据与 CAD 数模进行对齐。需要评估的特征(如孔,表面区域,边角,椎 体等)通过形状与位置进行三维比对评估,并生成 PDF 格式的报告。

光学三维数字化量测技术的突出优势:

1. 快速进行完整的数据测量与评估 只需轻轻点击几下鼠标,即可获得被测件整体的图像,即便无经验的测量员亦可快速进行测量设定与评估。

2. 单次测量获取的三维数据更全面,更完整 三维光学扫描设备工作时,相机可获取被测件上所有光线可达区域,包括潜在量测区域的三维数据。(与之相比,传统的接触 式测量设备仅可获得指定区域的有限数据)

3. 数据后处理与评估更加简便 若完成测量后,用户对该测量数据结果有异议,无论您手头是否还有该被测件,您只需将之前测量存储的数据点击打开,即可 在任何需要时候,进行测量结果再评估,而无需重新测量。

4. 多种自动化测量方案可选 为实现自动化测量目标,我们提供多种方案,供您自由选择:

(1) 简单自动化测量方案

使用自动转台可对满足测量场尺寸大小的被测件进行自动旋转与测量控制。(如被测件尺寸 200 mm x 200 mm x 200 mm)

操作者可通过扫描软件自由设定转台自动旋转角度。 (2) 全自动测量方案

通过工业机器人或者机械臂控制扫描头,实现全自动扫描测量。 通过对被测件进行扫描方案编程,机器人可根据程序自动进行各位置扫描测量,在线/离线程序均可适用。

5. 无需昂贵夹具,不受场地限制

我们的扫描量测系统高度便携,不受测量场地限制。一套设备可在不同车间,不同工作地点 , 不同部门间移动使用,只要被测件本身稳定且特征明显,无需夹具即可测量。

三维光学扫描系统测量速度到底有多快?

凭借系统适配电脑的强大功能,三维光学扫描系统数据采集速度极其快捷。数据采集时间主要取决于被测件的表面特征以及扫 描评估要求。换而言之,取决于该次扫描任务需要进行的单幅扫描次数。根据被测件表面特征情况,三维光学扫描系统单幅扫 描速度一般在 2-5 秒。 一旦扫描/评估方案已经确定,从数据采集(扫描),后处理,数据评估,到报告生成也就短短几分钟的时间。

三维光学扫描系统的扫描质量与精度值得期待!

与传统的 CMM 三坐标相比,ZEISS Optotechnik 高精准三维光学扫描量测系统,为您提供值得信赖的数据质量与精度。三维光 学数字化量测系统采用值得信任的德国 VDI 测量标准规范(VDI 2634 Sheet 3),根据球心距公差与其他要素进行精度评判。 ZEISS Optotechnik 高端三维光学扫描系统精度可达个位数 μ 级标准。

三维光学扫描系统的应用领域有哪些?

三维光学数字化扫描量测系统,应用领域广泛多样。比较常规的有:进行实际-理论数据比对(与CAD 数模进行比 对)从而达到质量控制目的。根据各位用户的公司实际情况,可用于设计,研发,质保,实验室等各个部门。 三维光学扫描系统工作效率高,投资回报率快!

应用领域总览:

· 质量检验与控制

o 实际-理论数据比对(扫描数据与CAD数模比对)

o 尺寸/边界的三维数据测量 (如钣金件)

o 批量生产质量控制 /检测 (人工或自动化测量)

· 模具与工具制造

o 工具再造

o 获取扫描数据,生成刀具路径

o 提供实际数据

o x 周期后的磨耗测试

· 设计

扫描设计样,生成CAD数模 o 为批量生产提供刀具路径 o 记录设计步骤

如何避开三维光学扫描系统的局限性,获得最佳扫描结果

首先,光栅投影技术是一种可靠的光学条纹比对测量方法,但需要被测件表面条件的“配合”:被测表面需能够反射黑白光栅 条纹,并使之被接受相机接受。不“配合”的物体表面如抛光金属等高反光表面或者玻璃等透明材质会导致数据反射获取的失 败。深黑色材质或黑色光亮材质亦会增加数据采集难度。此时,需要根据物体表面实际情况进行参数修改;此外,在被测件表 面喷涂白色显影剂也能有效解决上述问题。

目前市场上有多种显影剂可供选择,其喷涂厚度仅几个 μm。扫描完成后,轻轻擦拭或吹拂即可去除物体表面喷涂的粉末。 液态显影剂因其喷涂 24 小时后即可自动分解,无残留物而得到广泛应用。

若测量误差允许(因喷粉后获得的数据为物体加上喷粉厚度的数据),喷涂显影剂后进行测量将可解决上述被测物表面“不配 合”的问题。

使用三维光学扫描系统进行测量可能遇到的另一个问题是光线遮挡问题。因工件表面的几何特点,投影光栅无法到达某些特定 区域(如深孔或凹陷等),则无法获取相应区域的三维数据。

以下扫描原则总是适用的: 凡是肉眼可以“看到”的区域,一般均可采集到相关数据。(光线可达原则)

实际应用故事

应用:逆向工程 行业:消耗品

用户需求: 该用户在生产猎枪方面有悠长历史,产品以高质量与高精准而著名。现在需要对具有复杂曲面特征的手工枪托进行三维数据采 集与检测,故而寻求一款高精度光学量测系统进行三维数字化采集与逆向工程。(生成CAD数模)

应用解决方案:

采用德国ZEISS Optotechnik 适配三维光学扫描机型,配合ZEISS Optotechnik 自动转台对枪托进行自动定位扫描,只需简单几 个步骤,即可获取精准数据。使用相应软进行数据后处理,并进行实际扫描数据与理论数据的高精度确比对。利用逆向工程软 件,即可获取新款枪托的三维数据,生成CAD数模。

用户使用上述ZEISS Optotechnik扫描系统进行新产品设计与生产工作。

ZEISS Optotechnik 三维数字化量测设备的优势: 传统接触式三坐标测量系统已经无法满足用户日益增长的实际测量需求,尤其无法满足对具有复杂自由曲面的抢托模型的测量 要求。ZEISS Optotechnik的三维光学量测系统则可以很好填补空白,满足对自由曲面的测量要求,满足用户快速,精准的测量 要求。此外,三维光学量测系统还具有简便易学的优点。

三维光学系统具有三维扫描,逆向工程的功能,大大增强了工作的灵活性,提高工作效率,大大减少质量控制与产品设计的时 间。

“ZEISS Optotechnik 光学量测系统,更快,更灵活,更高效” 来自用户的质量总监说:“无论进行逆向工程还是三维检测, 该光学量测系统为我们提供更快,更便捷的扫描过程与更好的测量结果”。

除去技术层面的优势,ZEISS Optotechnik三维光学扫描系统操作简便,易学易懂,具有极高的性价比,投资回报率高,ROI小 于等于3年。

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