自动可测量复杂形位公差测量

注塑是现代制造的重要工艺之一，为汽车制造、消费电子等众多行业提供各种复杂的注塑结构件、功能件及其特殊用途的精密件等。注塑具有生产效率高、原料浪费少、所需劳动力相对较少等优势，但是随着其结构逐渐复杂化，精度要求逐渐提高等，精密注塑件的测量环节也遇到了难题。传统测量难点：大部分精密注塑工件结构复杂→使用传统的手工测量手段，基本上很难获取准确的结果；→若使用三坐标方式，需要众多夹具，且在测量过程中，容易造成工件变形等。如何快速、准确、完整地完成结构复杂的注塑工件测量？高精度三维扫描是良好方式——通用性强、速度快、结果准确。#1高精度三维检测过程我们以这个注塑件为例☟工件特征：注塑件，为某一智能产品的内部组成部分，要求尺寸严格控制在误差范围内，否则将造成产品后续组装困难。检测过程：1）通过OKIO 5M高精度蓝光三维检测系统进行三维扫描，将工件放置在转台上，转动转台，进行三维扫描。（该工件结构较为复杂，在扫描时，每次转动幅度可以相对较小，获取完整数据。）OKIO 5M采用稳定可靠的高分辨率高速工业相机，有效改善镜头畸变带来的数据误差，准确获取工件边缘高质量数据。OKIO 5M最高精度可达0.005mm，且重复性精度稳定，同时获取的数据细节完整丰富，为后续的三维检测提供高质量的数据基础。2）导入Geomagic Control X检测软件，与原始设计数据相拟合，快速得到可视化偏差报告。材料厚度分析：绿色表示厚度正常，偏红色则表示材料太厚，偏蓝则表示材料不足。截面分析：准确把握工件变形趋势，颜色偏红则表示偏大，颜色偏蓝则表示偏小。宽度、长度、孔直径、孔间距等测量：在软件中快速得到测量数值，检测是否符合装配需求。#2高精度三维扫描核心优势1）通用性强，无论何种形状的工件，均可使用同一台设备进行检测，解决了检测工具繁多的困扰。2）速度快，体积范围在10*10*10cm的工件，扫描时间在3分钟以内，检测时间在2分钟以内（在完成软件首次路径编程后）。3）无损检测、结果准确，非接触式测量，测量过程中不会触碰工件，不会因工件受力形变产生测量偏差，同时，OKIO 5M精度水平达到计量级（最高0.005mm）且精度水平稳定，检测结果准确性得以保障。#3高精度三维扫描带来益处1）提升试模环节效率众所周知，注塑的设计、制造和试模的周期很长。特别是在试模环节，需要一次次调试，来找到最佳的生产工艺。高精度三维扫描可实现样品的快速三维检测，通过色谱图直观展示注塑工件的变形趋势及具体尺寸，助力工艺参数的快速修正，从而加快试模环节的进程。2）高效进行成品检测单个工件检测时间控制在几分钟之内，在小批量试产之后，可以实现全检，并可以在大批量生产时进行抽检。使用OKIO系列三维扫描仪配合自动转台，或者使用RobotScan（选用结构光扫描测头），均可高效完成生产过程中的三维尺寸检测。除此之外，还可以助力注塑工件的新品开发及进行生产模具的三维检测。❖随着高精度三维扫描技术的发展，其通过准确的非接触式测量方式解决了众多细分制造业领域的测量难题，除了注塑行业，天远也将不断为其他行业提供高质量的三维扫描服务，助力其产品尺寸的高效检测、非标零件的快速修复以及新产品的开发等。

CIMT 2013 锁定展位海克斯康展位： W2-111　　Leica绝对激光跟踪仪 Leica 工业测量系统公司计量分部凭借其覆盖面广的工业测量产品而著称，包括激光跟踪仪与全能测量系统、高精度工业级经纬仪和全站仪，能够与通用的CAD文件、建造与检测工具以及逆向工程软件相融合。采用先进的激光测量技术，Leica 工业计量产品能够更方便、更准确的完成质量控制、部件匹配、装配以及大小尺寸部件的制造等任务。　　绝对激光跟踪仪是Leica 工业测量系统推出的一系列便携式测量系统：高性能Leica AT901 绝对激光跟踪仪，利用激光进行精确的测量和检测，其测量范围可以包容直径达160 米的球形测量空间。Leica AT901 通过三种方式测得物体的三维坐标：通过跟踪一个带镜面的小球，也就是大家所熟知的反射球 通过跟踪Leica T-Probe产品，一种手持式可移动的无线通讯接触式传感器 通过跟踪Leica T-Scan 产品，一种非接触式的高速激光扫描仪，从而为便携大尺寸测量应用提供了多种解决方案 Leica AT401 绝对激光跟踪仪以其优异的性能成为超大空间尺寸内(包容直径达320 米)的精密测量设备，凭借内部电池供电以及对恶劣环境的适应能力，它可以在各种工作条件下保持最高精度的测量。　　Leica 绝对激光跟踪仪最新配备PowerLock 技术。采用主动式视觉技术，能够自动锁定任何移动的目标而不需要操作人员的干预。这样，Leica 绝对激光跟踪仪能够在其视场内自动锁定目标，从而帮助操作人员把主要精力集中在被测物体，而不用担心激光跟踪仪和断光。　　海克斯康计量绝对关节臂测量技术：绝对便携测量　　超过 20 年的便携式测量经验，海克斯康计量是关节臂测量机的发明者和市场领导者。轻巧便携的系统设计让测量变得快速、便捷和经济。　　海克斯康计量绝对关节臂是海克斯康计量最新推出的现场计量产品，成为迄今为止最轻便、最高精度、最灵活、技术最新的关节臂测量系统。率先使用绝对编码器技术，为关节臂的每个位置指派绝对值。启动无需初始化，开机即可测量。　　全新的海克斯康计量绝对关节臂测量机，具有无以伦比的可靠性和空间测量精度，测量范围从 2.0 m - 4.5 m，空间长度精度可达 0.023 mm，能够满足大多数工业检测要求。　　为满足不同用户的需要，海克斯康计量绝对关节臂提供了三种配置：　　n 满足通用测量需要、以触发测量为主的六轴绝对臂　　n 集合触发与激光扫描功能为一体的激光内置型七轴绝对臂　　n 可外接激光扫描测头的外接型七轴绝对臂　　GLOBAL Silver:更高效的精密计量　　GLOBAL Silver (亮箭系列)测量机是海克斯康计量推出的最新一代GLOBAL测量机。GLOBAL Silver采用海克斯康集团全球最新测量机技术，拥有更高的测量效率，测量应用能力更广泛，环境适应能力更宽，同时，测量操作更便利友好。　　得益于优化的运动算法、改进的软件功能及最新的电子控制技术，GLOBAL Silver较之前的GLOBAL系列测量机，提高了35%的扫描速度，同时保证了一贯稳定的高精度级别。该系列测量机新添加了车间型精密测量机型——GLOBAL Silver SF,该机型采用更为先进的温度补偿技术，能够适应15℃-30℃的宽温带车间环境 针对现场粉尘油污等恶劣环境条件,Silver SF配有灵活轻巧、可重装的防尘罩、无中断激光安全保护带和自动上下料等系统，为高效率安全无人值守操作提供无限可能。　　GLOBAL系列测量机自2001年上市，已经获得全球4万用户，并在中国达到5000余台销量，在三坐标测量机行业占据了绝对的市场地位。该次技术升级换代，GLOBAL Silver再次为测量行业树立了新的标杆，释放之初已受到广大新老客户的青睐。　　GLOBAL Mini:小型高精密计量之选　　GLOBAL Mini，海克斯康计量最新推出的小型数控活动桥式测量机，采用经过验证的机械结构、先进的运动控制系统和功能完善的软件技术，为小尺寸高精密计量提供了完美解决方案。　　通过配备触发与扫描技术，GLOBAL Mini 可实现各种类型零部件的精密测量和复杂形状评价，该设备行程为300×400×300(mm)，最大精度可达1.0+3L/1000(μm),非常适用于精密加工制造业、电子与医疗器械、光学、制表业等行业小型零部件计量。　　ROMER 71系列绝对臂：更易获取的便携式在线测量　　为了满足制造业不同用户的需求，海克斯康计量扩充其ROMER关节臂产品线，推出了最新的ROMER 71系列绝对关节臂。该系列关节臂将作为ROMER关节臂入门级产品系列，以最佳的性价比，为制造业现场在线质量检测提供易获取的快速有效的计量工具。　　ROMER 71延续ROMER绝对编码器技术，开机即可测量，能够让用户在最短的停机时间获取设备最大的应用工效 机身为碳纤维材料制造，整体重量仅有7.9 公斤，轻便小巧的机身确保了其良好的便携性能，同时，还具有优异的稳定性和可靠性。　　目前，ROMER 71具有2.5 和3.5 米两种可选量程,点测重复性高达50 微米，能够兼容所有主流计量软件，适用于各类测量需求。投放市场伊始，ROMER 71系列关节臂已经引起包装设计、高校科研教学、车类行业(密闭空间检测)、家具家电、铸造锻造、塑料制造等各行业用户关注。　　Optiv复合式影像测量系统：高效的多传感器测量技术　　Optiv 复合式影像测量系统，通过在一台设备中整合影像、激光、白光和接触式测量技术，可根据工件的三维几何形状、材料、反光性能和精度要求选择最合适的传感器进行检测，从而为用户提供了足够的灵活性、精度以及与众不同的复合式传感器测量技术。　　Optiv 影像测量仪可提供双 Z 轴设计，具有两个独立的垂直轴。将测量传感器分节在两个 Z 轴，简化了测量复杂的三维零部件时传感器的运动，能够缩短测量周期并提高系统的灵活性。　　Optiv提供了四个系列，满足了不同类型的用户的需求：　　n Optiv Classic：结构紧凑，经济实用，提供了最优化的性价比 　　n Optiv Performance：能完成多种测量任务，提供了完整的复合多传感器选择，是在计量室以及生产现场完成各种尺寸测量的第一选择 　　n Optiv Advantage：提供了最广泛的各种选项，集复合传感器技术和高精度为一身 　　n Optiv Reference：为精度和技术要求提供了优质保障，为具有极为严格公差要求的工件提供了高精度三维测量方案。　　在机测量系统 ：加工过程中的工序测量　　德国m&h在机测量系统，秉承以客户需求为导向的技术创新，自创立以来，已经成为全球在机测量和刀具在机检测市场的领先者。　　m&h机床测头可以用于铣床、加工中心、车床、车铣复合机床、磨床、专用机床和机器人等设备的在机工件测量。对于各种规模的企业来说，加工过程不仅要在加工前对毛坯进行找正，还要在加工工程中实时监控加工件上的几何特征是否超差。因此，在机测头的应用很好的辅助了日常加工工作，有效减少了加工周期，降低了成本，并实现产能的提升。　　m&h测头还能够直接在机床上检测所用刀具的长度和半径，检测结果能够自动传输到控制系统的刀具数据库里，可完成定期刀具检测并及时对刀具破损进行识别，从而提高了加工可靠性。　　m&h在机测量系统还包括界面友好的三维测量软件，通过为用户提供特殊测量任务支持与系统安装的咨询，为用户提供了加工过程中的“精度之源”。　　Cognitens白光测量系统　　Cognitens白光测量系统，致力于为制造业尤其是汽车行业提供一流的非接触式三维光学测量解决方案。其独有的专利技术，能够在苛刻的工业环境中，利用二维光学成像重建工件的三维数学模型。这种革命性的测量系统，具有独特的高速数据获取能力，可完成工业设计、产品开发和质量评估、现场测量、过程检测、模具的设计与试制、现场根源分析和车辆试产支持等各种测量与检测任务。　　Cognitens 最新推出的 WLS400 系列产品为三维光学测量带来新的标准，采用独特的蓝光技术，单次拍摄覆盖面积大，能够在车间环境下高精度、可靠运行，提供丰富而全面的三维信息。Cognitens WLS400 提供了两种机型：Cognitens WLS400M，手动版白光测量系统，用于三维测量，质量检验和数字化工程 Cognitens WLS400A，配合机器人，提供了自动、快速、柔性的现场快速测量方案。

中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心在超精密光学大口径复杂曲面的偏折测量中取得新进展。研究首次提出了波前编码偏折测量技术，显著提升测量景深，消除偏折测量中位置-角度不确定问题，实现无需精确对焦条件的高精度面形测量。该研究成果大大提高了偏折测量技术的灵活性和精度，拓展了偏折测量技术在大口径元件测量时远距离测量的能力，为未来智能光学制造的发展打下基础。相关成果发表于Optics Letters。　　大口径复杂曲面光学元件广泛用于天文望远镜、X射线科学装置和高能激光系统等领域，具有改善像质、提高光学性能和扩大视场等优点，是精密光学的前沿热门研究方向。偏折术测量具有的精度高、动态测量范围大和抗干扰能力强等优点，很有潜力实现复杂光学表面高精度测量。由于测量景深限制而无法同时对屏幕和被测表面聚焦，难以同时高精度地探测表面位置（依赖于表面探测单元的尺寸）和法向量（依赖于入射光线角度测量精度），所以存在着位置-角度不确定的问题。这类元件口径大和面形复杂的特点要求测量光路过长而加剧了偏折术的位置-角度不确定问题，严重影响面形测量精度和测量系统的灵活性和稳定性。图1 测量系统对比。(a - b) 传统偏折术及屏幕处的模糊核，（c - d）波前编码偏折术及系统响应。　　针对该问题，本文提出一种波前编码偏折测量技术，通过优化三次相位板来调控系统波前，在拓展景深内呈现一致性响应，并利用自适应模糊核估计和反卷积算法进行精确波前解码，实现无需精确对焦条件的高精度偏折测量。相比传统偏折术，所提波前编码偏折术测量景深显著提升，能够对屏幕和被测表面同时在焦测量，如图1所示。本研究选择使用三次相位板来调制波前相位，在拓展景深内产生具有高度一致性的PSF。图2说明了传统偏折术在被测表面和屏幕处的PSF差异较大以及所提波前编码偏折术在被测表面和屏幕处的PSF基本一致。本研究通过光学调控和自适应解码算法结合的方式，显著提升测量景深范围（拓展几十倍），解决位置-角度不确定的问题。这对大口径复杂表面远距离测量起到重要作用，能极大地放宽对焦要求，大大提高单目偏折测量的能力和适用范围。图2 PSF对比。(a - b) 传统偏折术中屏幕和被测表面处的PSF，（c - d）波前编码偏折术中屏幕和被测表面处的PSF。图3 测量结果　　相关工作得到了中科院青年创新促进会、国家高层次青年人才项目、上海市扬帆计划、中国科学院国际合作项目等项目的支持。