一、背景介紹

本案例中的客戶工件形貌設(shè)計(jì)復(fù)雜，由于在終端產(chǎn)品上的大量應(yīng)用，其制造精度將直接影響終端產(chǎn)品的性能，因此客戶對(duì)檢測(cè)的要求非常高。

客戶最早是通過(guò)二維檢測(cè)方法對(duì)工件進(jìn)行形位尺寸檢測(cè)，過(guò)程復(fù)雜、效率較低，且對(duì)于復(fù)雜曲面尺寸難完成高精度檢測(cè)。

為了解決這一難題，客戶在第一階段使用了高精度手持激光三維掃描儀方案，在保留傳統(tǒng)方法的同時(shí)，對(duì)部分曲面復(fù)雜的工件手動(dòng)采集單件工件的測(cè)量模型，再與原始設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對(duì)比分析，測(cè)量精度和測(cè)量速度較之以往有了很大的提升，并還可根據(jù)生成的檢測(cè)報(bào)告，對(duì)工件的制造尺寸進(jìn)行趨勢(shì)分析，為工件和模具的改良設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

目前，項(xiàng)目進(jìn)入第二階段，客戶希望在解決曲面高精度檢測(cè)的問(wèn)題之后，還能夠快速、自動(dòng)化的對(duì)不同工件進(jìn)行全檢（以往為抽檢方式）。

因此有了我們本次的案例。

我們使用工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化裝備搭載三維激光掃描測(cè)量設(shè)備Trackscan，對(duì)待檢測(cè)工件進(jìn)行三維測(cè)量，獲取工件表面的三維數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)得到與設(shè)計(jì)模型對(duì)齊的測(cè)量模型，提取實(shí)際測(cè)量的特征關(guān)鍵數(shù)據(jù)并與理論數(shù)模進(jìn)行對(duì)比，分析出檢測(cè)工件特定尺寸或缺陷，從而完成生產(chǎn)工件的批量化、自動(dòng)化檢測(cè)，從而提高檢測(cè)的效率。

（本案例不便放實(shí)際項(xiàng)目圖，因此本文以文字描述為主）

二、硬件介紹

1、不貼點(diǎn)激光三維掃描儀Trackscan簡(jiǎn)介

1.1 在以往的方案中，我們會(huì)采用普通手持激光三維掃描儀，此方案需要在被測(cè)物體表面貼滿無(wú)規(guī)律的標(biāo)志點(diǎn)，利用標(biāo)記點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系完成不同角度測(cè)量數(shù)據(jù)的拼接，這樣話，制約了測(cè)量的效率。本案例中，我們使用了Trackscan-P42.

其優(yōu)勢(shì)在于：

無(wú)需貼點(diǎn) 智能追蹤

智能光學(xué)跟蹤測(cè)量技術(shù)，無(wú)需貼點(diǎn)即刻掃描 高效 細(xì)節(jié)好

1,900,000次/秒掃描速率，動(dòng)態(tài)追蹤

超強(qiáng)適應(yīng)力 環(huán)境感知度

輕松掃描光亮、黑色物體，不易受震動(dòng)、溫度等外界因素影響

2、工裝簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目的工件具有種類多、形狀不規(guī)則等特點(diǎn)，因此本次我們使用了多種類型的工裝來(lái)對(duì)工件進(jìn)行固定：例如通過(guò)不同功能部件組成固定工件的測(cè)量支架保證工件在測(cè)量時(shí)的穩(wěn)定，又或者是通過(guò)仿形凹槽放入工件可完成初步定位固定等……

（因項(xiàng)目原因不便放圖參考，每個(gè)項(xiàng)目都有其獨(dú)特性，歡迎您和我們聯(lián)系獲得定制方案021-50181202）

3、機(jī)器人及機(jī)器人變位機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介

本案例使用六軸機(jī)器人，機(jī)器人變位機(jī)構(gòu)同機(jī)器人同步運(yùn)動(dòng)。

機(jī)器人和變位機(jī)構(gòu)具有極高的重復(fù)定位精度，保證每一個(gè)掃描位置都可以唯一確定且具有高精度的重復(fù)性。據(jù)此，每一個(gè)掃描位置都可以唯一確定一個(gè)世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，從而可以將不同方位的測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一個(gè)坐標(biāo)系下，實(shí)現(xiàn)無(wú)標(biāo)拼合。

三、流程簡(jiǎn)介

1、三維數(shù)據(jù)掃描

安裝在六維機(jī)器手臂上的三維激光測(cè)量頭Trackscan實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的自動(dòng)化掃描，采集到被測(cè)件1:1的三維模型。

（因項(xiàng)目原因不便展示數(shù)據(jù)，以此前可公開(kāi)的資料進(jìn)行示意）

小貼士：

如果測(cè)量模型與實(shí)際工件偏差較大，則無(wú)法達(dá)到三維檢測(cè)的目的，因此在盡量短的時(shí)間內(nèi)滿足工件檢測(cè)的效率要求的同時(shí)，我們需要保證高精度檢測(cè)，測(cè)試下來(lái)Trackscan是很優(yōu)秀的方案。

這一個(gè)過(guò)程往往會(huì)多次重復(fù)進(jìn)行仿真，保證軌跡的最優(yōu)。

2、測(cè)量數(shù)據(jù)劃分

手段：

依據(jù)工件的CAD數(shù)模，軟件自動(dòng)選取數(shù)模附近的測(cè)量數(shù)據(jù) 分割并保存到指定目錄下。

方案：

在工裝的CAD模型中分出不同的區(qū)域 （ABCD…）；

通過(guò)工裝CAD，軟件抓取出該區(qū)域掃描的工件數(shù)據(jù)并分別保存到對(duì)應(yīng)的文件中；

檢測(cè)時(shí)，以工件數(shù)模為依據(jù)刪除多余的數(shù)據(jù)；

小貼士：

算法在保證工件被測(cè)量部位點(diǎn)云完整的情況下，有效地剔除了測(cè)量數(shù)據(jù)雜點(diǎn)和噪點(diǎn)等無(wú)關(guān)數(shù)據(jù)，降低了無(wú)關(guān)點(diǎn)的影響， 從而保證了結(jié)果的正確性。

3、自動(dòng)檢測(cè)

3.1 手動(dòng)檢測(cè)

①工程師依據(jù)檢測(cè)要求表在工件CAD模型上完成各檢測(cè)特征的創(chuàng)建，（例如尺寸特征、位置特征和精度特征）。

尺寸特征一般包括形狀特征的長(zhǎng)、寬、高等基本信息。位置特征一般包括形狀特征的角度和位置等相對(duì)信息例如孔心位置、彎曲角度等。精度特征用來(lái)描述零件的加工精度，主要包括尺寸特征的尺寸公差和位置特征的位置公差。

②導(dǎo)入之前的三維掃描數(shù)據(jù)，并完成同CAD模型的對(duì)齊。

③軟件依據(jù)檢測(cè)特征，抽取測(cè)量值，更新數(shù)據(jù)。

④保存測(cè)量結(jié)果

到此為止，工程師就建立好了對(duì)應(yīng)工件的“檢測(cè)模板” ，軟件完整記錄下了工程師的操作步驟并保存在“檢測(cè)項(xiàng)目序列”。

3.2 自動(dòng)檢測(cè)

在有了模板之后，后續(xù)在進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)工作時(shí)，觸發(fā)軟件根據(jù)模板程序，播放“檢測(cè)項(xiàng)目序列”，系統(tǒng)就開(kāi)始排列順序完成各指定任務(wù)條從而達(dá)到測(cè)量自動(dòng)化。

3.3 數(shù)據(jù)分析

我們將測(cè)量工件單品以一個(gè)單獨(dú)的檢測(cè)項(xiàng)目保存在軟件工作區(qū)中，測(cè)量項(xiàng)目可以隨時(shí)調(diào)取。

如檢測(cè)模板有修改可以將改動(dòng)更新到每個(gè)關(guān)聯(lián)的檢測(cè)項(xiàng)目中。

4、檢測(cè)結(jié)果指引

本自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)出具檢測(cè)報(bào)告，檢測(cè)結(jié)果支持.pdf .excel .txt等 多種形式輸出。

也可以約定形式 直接上傳到MAS系統(tǒng)。

直觀的表達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)以及測(cè)量位置。

四、總結(jié)

本項(xiàng)目工件對(duì)質(zhì)檢的要求非常高，且數(shù)量巨大，

客戶一開(kāi)始的檢測(cè)方式大部分依靠基于模擬量傳遞的檢測(cè)方式，不便之處在于：

（1）檢測(cè)過(guò)程主觀能動(dòng)性很大，檢測(cè)結(jié)果主要取決于檢測(cè)人員的主觀評(píng)價(jià)，這將導(dǎo)致不同的檢測(cè)人員有可能得到不同的檢測(cè)結(jié)果，易造成檢測(cè)誤判，且檢測(cè)效率較低；

（2）部分復(fù)雜曲面檢測(cè)精度無(wú)法評(píng)判，無(wú)具體量化的檢測(cè)數(shù)據(jù)作為檢測(cè)精度評(píng)判的依據(jù)。

（3）有時(shí)候需要生產(chǎn)加工相應(yīng)的檢驗(yàn)工裝，延長(zhǎng)了制造周期，且柔性較差，增加了生產(chǎn)成本。

之后在項(xiàng)目第一階段，客戶使用了手持三維掃描的方式對(duì)單件產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量精度高、數(shù)據(jù)采集量大，很好的解決了對(duì)單件產(chǎn)品的檢測(cè)需求。

現(xiàn)階段要從以往的抽檢變成全檢，其檢測(cè)量有了幾何式的增長(zhǎng)，因此需要更快速、高效、穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高的檢測(cè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)不同類型工件的自動(dòng)化和數(shù)字化測(cè)量，本方案較好的解放了客戶方的工作壓力。

相信隨著三維測(cè)量設(shè)備軟件技術(shù)的不斷提升，自動(dòng)化三維檢測(cè)將成為工業(yè)檢測(cè)行業(yè)的趨勢(shì)。

滬敖3D是一家致力于三維數(shù)字化行業(yè)解決方案的技術(shù)型企業(yè)，擁有豐富的三維項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，公司以行業(yè)應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，為客戶提供三維數(shù)字化采集、三維數(shù)據(jù)處理、三維數(shù)據(jù)管理等一系列應(yīng)用服務(wù)。

滬敖3D擁有結(jié)構(gòu)光拍照式三維掃描儀、手持三維掃描儀（大小空間）、地面三維激光掃描儀、無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量、3D打印等多種技術(shù)手段，從幾厘米到幾百米的物體或三維空間，從幾個(gè)微米到幾個(gè)厘米的精度，滬敖均可提供涵蓋軟硬件產(chǎn)品和項(xiàng)目服務(wù)的完整解決方案。

滬敖3D目前主要服務(wù)于制造業(yè)（汽車、航空航天、船舶、模具、鑄造以及各種機(jī)械）、建筑業(yè)（建筑設(shè)計(jì)、施工、裝修等）、文化遺產(chǎn)（博物館、古建筑、考古等）、數(shù)字化工廠、警用公共安全、影視制作、教育等行業(yè)。提供質(zhì)量檢測(cè)、三維建模、逆向工程、數(shù)字存檔、GD/T分析、有限元分析、虛擬安裝、干涉分析、工程測(cè)繪、形變監(jiān)測(cè)、3D打印等技術(shù)方案。