一、背景介紹

本案例中的客戶工件形貌設計復雜，由于在終端產品上的大量應用，其制造精度將直接影響終端產品的性能，因此客戶對檢測的要求非常高。

客戶最早是通過二維檢測方法對工件進行形位尺寸檢測，過程復雜、效率較低，且對于復雜曲面尺寸難完成高精度檢測。

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，在保留傳統方法的同時，對部分曲面復雜的工件手動采集單件工件的測量模型，再與原始設計模型進行對比分析，測量精度和測量速度較之以往有了很大的提升，并還可根據生成的檢測報告，對工件的制造尺寸進行趨勢分析，為工件和模具的改良設計提供參考依據。

目前，項目進入第二階段，客戶希望在解決曲面高精度檢測的問題之后，還能夠快速、自動化的對不同工件進行全檢（以往為抽檢方式）。

因此有了我們本次的案例。

我們使用工業機器人自動化裝備搭載三維激光掃描測量設備Trackscan，對待檢測工件進行三維測量，獲取工件表面的三維數據，經過數據處理環節得到與設計模型對齊的測量模型，提取實際測量的特征關鍵數據并與理論數模進行對比，分析出檢測工件特定尺寸或缺陷，從而完成生產工件的批量化、自動化檢測，從而提高檢測的效率。

（本案例不便放實際項目圖，因此本文以文字描述為主）

二、硬件介紹

1、不貼點激光三維掃描儀Trackscan簡介

1.1 在以往的方案中，我們會采用普通手持激光三維掃描儀，此方案需要在被測物體表面貼滿無規律的標志點，利用標記點之間的拓撲關系完成不同角度測量數據的拼接，這樣話，制約了測量的效率。本案例中，我們使用了Trackscan-P42.

其優勢在于：

無需貼點 智能追蹤

智能光學跟蹤測量技術，無需貼點即刻掃描 高效 細節好

1,900,000次/秒掃描速率，動態追蹤

超強適應力 環境感知度

輕松掃描光亮、黑色物體，不易受震動、溫度等外界因素影響

2、工裝簡介

本項目的工件具有種類多、形狀不規則等特點，因此本次我們使用了多種類型的工裝來對工件進行固定：例如通過不同功能部件組成固定工件的測量支架保證工件在測量時的穩定，又或者是通過仿形凹槽放入工件可完成初步定位固定等……

（因項目原因不便放圖參考，每個項目都有其獨特性，歡迎您和我們聯系獲得定制方案021-50181202）

3、機器人及機器人變位機構簡介

本案例使用六軸機器人，機器人變位機構同機器人同步運動。

機器人和變位機構具有極高的重復定位精度，保證每一個掃描位置都可以唯一確定且具有高精度的重復性。據此，每一個掃描位置都可以唯一確定一個世界坐標系下的坐標，從而可以將不同方位的測量數據統一到同一個坐標系下，實現無標拼合。

三、流程簡介

1、三維數據掃描

安裝在六維機器手臂上的三維激光測量頭Trackscan實現對零部件的自動化掃描，采集到被測件1:1的三維模型。

（因項目原因不便展示數據，以此前可公開的資料進行示意）

小貼士：

如果測量模型與實際工件偏差較大，則無法達到三維檢測的目的，因此在盡量短的時間內滿足工件檢測的效率要求的同時，我們需要保證高精度檢測，測試下來Trackscan是很優秀的方案。

這一個過程往往會多次重復進行仿真，保證軌跡的最優。

2、測量數據劃分

手段：

依據工件的CAD數模，軟件自動選取數模附近的測量數據 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域 （ABCD…）；

通過工裝CAD，軟件抓取出該區域掃描的工件數據并分別保存到對應的文件中；

檢測時，以工件數模為依據刪除多余的數據；

小貼士：

算法在保證工件被測量部位點云完整的情況下，有效地剔除了測量數據雜點和噪點等無關數據，降低了無關點的影響， 從而保證了結果的正確性。

3、自動檢測

3.1 手動檢測

①工程師依據檢測要求表在工件CAD模型上完成各檢測特征的創建，（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、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信息例如孔心位置、彎曲角度等。精度特征用來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導入之前的三維掃描數據，并完成同CAD模型的對齊。

③軟件依據檢測特征，抽取測量值，更新數據。

④保存測量結果

到此為止，工程師就建立好了對應工件的“檢測模板” ，軟件完整記錄下了工程師的操作步驟并保存在“檢測項目序列”。

3.2 自動檢測

在有了模板之后，后續在進行自動檢測工作時，觸發軟件根據模板程序，播放“檢測項目序列”，系統就開始排列順序完成各指定任務條從而達到測量自動化。

3.3 數據分析

我們將測量工件單品以一個單獨的檢測項目保存在軟件工作區中，測量項目可以隨時調取。

如檢測模板有修改可以將改動更新到每個關聯的檢測項目中。

4、檢測結果指引

本自動化系統自動出具檢測報告，檢測結果支持.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。

直觀的表達測量數據以及測量位置。

四、總結

本項目工件對質檢的要求非常高，且數量巨大，

客戶一開始的檢測方式大部分依靠基于模擬量傳遞的檢測方式，不便之處在于：

（1）檢測過程主觀能動性很大，檢測結果主要取決于檢測人員的主觀評價，這將導致不同的檢測人員有可能得到不同的檢測結果，易造成檢測誤判，且檢測效率較低；

（2）部分復雜曲面檢測精度無法評判，無具體量化的檢測數據作為檢測精度評判的依據。

（3）有時候需要生產加工相應的檢驗工裝，延長了制造周期，且柔性較差，增加了生產成本。

之后在項目第一階段，客戶使用了手持三維掃描的方式對單件產品進行檢測，測量精度高、數據采集量大，很好的解決了對單件產品的檢測需求。

現階段要從以往的抽檢變成全檢，其檢測量有了幾何式的增長，因此需要更快速、高效、穩定、自動化程度高的檢測方法來實現不同類型工件的自動化和數字化測量，本方案較好的解放了客戶方的工作壓力。

相信隨著三維測量設備軟件技術的不斷提升，自動化三維檢測將成為工業檢測行業的趨勢。

滬敖3D是一家致力于三維數字化行業解決方案的技術型企業，擁有豐富的三維項目經驗，公司以行業應用為出發點，為客戶提供三維數字化采集、三維數據處理、三維數據管理等一系列應用服務。

滬敖3D擁有結構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、無人機傾斜攝影測量、3D打印等多種技術手段，從幾厘米到幾百米的物體或三維空間，從幾個微米到幾個厘米的精度，滬敖均可提供涵蓋軟硬件產品和項目服務的完整解決方案。

滬敖3D目前主要服務于制造業（汽車、航空航天、船舶、模具、鑄造以及各種機械）、建筑業（建筑設計、施工、裝修等）、文化遺產（博物館、古建筑、考古等）、數字化工廠、警用公共安全、影視制作、教育等行業。提供質量檢測、三維建模、逆向工程、數字存檔、GD/T分析、有限元分析、虛擬安裝、干涉分析、工程測繪、形變監測、3D打印等技術方案。