CREAFORM 形创科普台 | 三维测量对生产厂商来说有什么用?

国际金属加工网 2021年04月14日

三维测量是一个计量过程,通过使用不同类型的三维测量工具(如三维扫描仪)从实物上采集三维数据,如它们的形状、纹理、几何结构和颜色。然后,通过扫描到 CAD 软件和检测软件从 3D 模型中提取三维测量数据,以用于进一步分析和处理。

Q: 什么类型的公司可以使用三维测量?

简而言之:任何生产产品的制造商都可以在他们的产品开发工作流程和质量控制流程中使用三维测量。三维测量已广泛应用于各行各业,如:

航空航天

运输和汽车

消费品

教育

重工业

医疗保健

文化遗产

石油和天然气

发电

三维测量在增材制造(也就是 3D 打印)中也发挥着至关重要的作用。三维测量可以加快原型制造的速度,因为用户不需要从头开始创建实物原型。根据 Frost & Sullivan 的数据,包括三维测量解决方案在内的先进计量设备正朝着一个大幅增长的阶段迈进,到 2024 年,它们的营业收入将接近 3 亿美元。

01

三维测量

三维测量是如何工作的?虽然它通常需要有经验的计量师的专业知识和技能,但实际上它比想象的要简单得多,这要归功于简便三维测量技术(比如三维扫描仪)的进步。让我们来看看在三维空间中测量物体的方法。

如何在三维空间中测量物体

对于任何实物,您都可以根据具体的物体,测量它的高度、宽度、深度、直径和周长。然而,一个物体不管形状和复杂程度(非线性边缘、自由形状、角度)如何,实际上都有一系列不同的测量数据。

因此,为了制造出符合一定标准并长期保持最佳性能的高质量产品,设计师、产品开发团队和质量控制检验人员需要使用三维测量解决方案才能在三维空间中正确对物体进行评估。

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通过在三维空间中捕捉物体的所有物理测量数据,制造商可以确保部件的设计分毫不差,适合组装,同时优化设计和公差,改进工程流程和工具,并削减与废品、产品召回和生产停工相关的成本。

通常情况下,三维扫描仪用于捕捉实物的三维测量数据和空间关系。三维测量技术可用于产品开发和质量控制检查。

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02

为什么三维扫描是测量的未来?

三维扫描是一种非破坏性的三维测量方法,它使用激光光束来捕捉实物的形状、尺寸、几何结构和纹理。换句话说,三维扫描仪是用数字方式复制实物。通过创建数据点云,三维扫描仪可以测量对象的细微细节,有利于产品开发和质量控制工作流程。

三维扫描是进行三维测量的一种方法,尤其简单、快速且经济实惠。

此外,三维扫描仪还提供了令人惊叹的精度和视野,甚至适合有严格合规要求的行业,比如汽车和航空航天行业。事实上,三维扫描可以简化产品开发和质量控制操作,过去需要几天甚至几周才能完成的任务,现在只需要几个小时就能完成。

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制造商向工业 4.0 转型推动了三维扫描的发展。工业 4.0 是指通过各种流程的自动化来提高生产率和产品质量。随着机器人系统在生产线上的部署,这些趋势也推动了三维扫描技术产品的应用。

许多制造业专家和研究人员一致认为:预计到 2025 年,全球三维扫描技术产品的市场规模将达到 61 亿美元。

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物体的三维测量如何应用于产品开发?

在整个产品开发过程中,有很多地方都可以使用三维测量来解决问题。

比如,产品设计往往基于现有产品开发却缺少可用的 CAD 模型。或者,设计需要融入新的零部件。借助三维测量,产品开发团队可以更快更准确地对产品进行逆向工程,从而进行设计变更和快速原型设计。三维测量几乎总能消除不必要的设计迭代,优化材料使用。

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通过有效地简化产品设计流程,并确保产品的性能符合规格,制造商可以成功地加快他们产品的上市时间。

物体的三维测量如何应用于检测和质量控制?

您知道吗?三维测量也可以用于三维检测并提高原型和最终产品的质量。

例如,三维扫描仪可以在几秒钟内采集数百万个数据点,这意味着它可以提供所有零部件和装配尺寸来评估某个特定产品的质量。

因此,检测团队可以更迅速地进行根本原因分析,并在影响量产之前确定质量问题。得益于高精度的检测报告,各种尺寸或复杂程度的零部件的首件检测(FAI)都可以得到大幅简化。

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03

三维测量工具

三维测量可以使用传统设备进行,这些设备包括固定坐标测量机(CMM)和基础工具,如卡尺和量具。然而,这些方法有许多缺点。

根据所使用的工具不同,它们可能在测量速度、便携性、应用范围和精度方面有一定的局限性。因此无法被纳入诸如自动化质量控制流程之类的自动化工作流程中。

这些工具依赖于用户的技能和效率;在当今劳动力资源紧缺的背景下,制造商很难找到和培训合适的员工来使用更复杂的方法。

然而,三维扫描仪由于在测量速度和便携性以及数据准确性、可靠性和可重复性等方面的优势,成功克服了这些挑战。一些光学坐标测量机扫描仪甚至可以用于质量控制应用。

三维扫描仪

与传统的接触式三维测量工具(如传统的三坐标测量机、接触式测头关节臂)不同,三维扫描仪是一种非接触式解决方案,这意味着它可以在不接触物体的情况下采集物体的三维数据。

根据用于采集数据的技术,三维扫描仪可以分为几种不同的类型。以下是一些常见的三维扫描技术产品:

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激光三维扫描仪:该类扫描仪将光束投射到物体上,通过摄像头记录光束与物体相遇的位置。高端激光三维扫描仪速度快,精度和分辨率高。

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结构光三维扫描仪:该类扫描仪也称为白光扫描仪,通过将明暗图案投射到物体上,同时用摄像头从多个位置拍摄图像来创建网格。便携式结构光三维扫描仪的扫描速度同样非常快速且易用,不受零部件位置的限制。

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摄影测量:该类三维扫描仪使用编码目标点在不同位置捕捉物体的多张图像,并对这些点进行三角测量,由此来创建 3D 模型,通常适用于测量较大的物体。

三维扫描到 CAD 软件

Q三维扫描到 CAD 软件是做什么的?

扫描到 CAD 软件是一款后处理软件,允许用户对三维扫描数据进行进一步处理和准备,以便他们在 SolidWorks、SketchUp、Rhino 3D 等 CAD 解决方案中创建 3D 模型,或者直接将这些扫描数据发送到 3D 打印机。

像 VXmodel 这样的三维扫描到 CAD 后处理软件提供了一个简易的过程来最终确定三维扫描文件,以便用于任何类型的 3D 打印应用,比如工业级 3D 打印或基于 CAD 的工作流程。由于大多数三维扫描到 CAD 解决方案都集成在三维扫描技术产品中,制造商无需再购买第三方软件。

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04

三维测量和扫描解决方案

正如大家所看到的,在改善制造商的产品开发和质量控制流程方面,三维测量技术产品无疑具有颠覆性的意义。

三维测量解决方案,如三维扫描仪,可以提高产品的整体质量和性能的可靠性;此外,还可以缩短产品的开发和检验时间,使产品更快上市。在工业 4.0 时代,机器人装配式系统与三维测量工具相结合的配置相得益彰,可以帮助制造商实现自动化质量控制流程。

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关于 CREAFORM

Creaform 形创开发、制造并销售 3D 便携式及自动化测量技术产品,专门从事工程服务。公司提供创新应用解决方案,如三维扫描、逆向工程、质量控制、无损检测、产品开发和数值模拟 (FEA/CFD)。公司的产品和服务面向各大行业,例如汽车、航空航天、消费品、重工业、医疗保健、制造业、石油与天然气、发电业以及研究与教育。

Creaform 形创的总部和制造运营地位于加拿大魁北克省莱维斯 (Lévis),在莱维斯和法国的格勒诺布尔 (Grenoble) 都设有创新中心,在加拿大、美国、墨西哥、巴西、法国、德国、意大利、西班牙、中国、日本、韩国、泰国和新加坡都拥有直接业务运营团队。Creaform 形创是 AMETEK 阿美特克公司旗下部门 AMETEK Ultra Precision Technologies 的一员,AMETEK 系全球领先的电子仪器和机电设备制造商,年销售额达 50 亿美元。

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(CREAFORM形创)

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