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摄影测量法在自动化生产测量中的优势和应用技巧

   日期:2021-07-03     浏览:14    评论:0    
核心提示:在过去的二十年中,工业设计和制造技术基础设施发生了巨大变化,2D组件工程图已由复杂的3D CAD模型代替。如今,工具、模具和生产

在过去的二十年中,工业设计和制造技术基础设施发生了巨大变化,2D组件工程图已由复杂的3D CAD模型代替。如今,工具、模具和生产设备是借助3D模拟进行设计的,并使用相关的CAM系统进行生产。通过显着扩展的设计功能和自由曲面变得越来越复杂,从而改善了产品设计、人体工程学并优化了空间。








由于这些发展,必须相应地对生产质量检查进行调整。当今的测量必须是三维的、快速的并且越来越是非接触式的,目标是使用标称CAD曲面模型作为参考对实际生产的3D曲面进行总组件比较。越来越多地使用传统的坐标测量机(CMM)进行单点测量是不够的,因为趋势是需要对组件进行完全数字化,而不仅仅是几个关键尺寸的测量,高精度测量过程的要求保持不变。




测量系统必须是灵活的,在某些情况下是便携式的,以允许在现场扫描物体,待测零件的范围从小型注塑零件到大型金属成型工具以及完整的汽车钣金件。




当前在市场上取得巨大成功的一种测量概念是基于摄影测量原理的自由形式的表面几何形状采集。摄影测量系统键是可自由定位的独立3D条纹投影传感器,其仅通过固定在组件或相关工具(参考点)上的标记来识别其在较高坐标系中的方向。标记的使用消除了对高精度机械的需求,从而无需将传感器定向和定位在被测零件周围即可。








在摄影测量中,可以通过对多束观察射线进行三角测量来确定3D空间中点的位置。有了对象坐标系中每个束的空间方向的知识,光线的交点就可以传递所需的3D对象坐标。捆绑调整用于确定未知对象坐标以及检测设备的参数。为此,需要从不同方向进行多次观察,并具有部分重叠的图像区域。此外,所有期望的目标点必须存在于一个以上的观察中。至少需要对一个对象点进行两次观测,才能创建足够的方程式来推导其位置。




条纹投影过程的特征在于,将强度不同的线状光投影到对象上。在已知的三角剖分下对条纹的观察表明沿着条纹的3D轮廓。为了进行全面的测量,必须移动条纹或投影多个平行条纹。通过使用顺序投影的大量条纹图案,可以实现物体表面的高分辨率编码。在实践中,使用相移过程,由此将条纹图案移动其宽度的四分之一,从而使每个相机像素记录四个可分配给条纹相移的灰度值的序列。




需要附加的绝对信息才能实现条纹编号的唯一编码。该组件用一系列不同宽度的条纹块照亮,并且每个相机像素都记录了代表特定条纹编号的一系列数字信息。过程的组合导致可以对每个相机像素独立获取的对象表面进行绝对编码。




GOM ATOS 3D数字化仪基于条纹投影和立体声摄像头配置的组合,该配置内置于紧凑而坚固的传感器头中。传感器将不同的条纹图案投射到零件表面上,该表面由两个摄像头采集。ATOS使用相移程序来生成大量的三维测量数据。在1至2秒钟内可捕获多达1600万个独立测量点,其测量数据具有很高的详细再现性,甚至可以测量非常小的组件特征。








要测量的零件通常大于数字化仪的测量范围。此外,单次测量往往不足以为复杂组件获得完整的点云。由于这些原因,必须始终结合部分测量。




为了容纳大型零件并需要进行重叠的测量,GOM使用了贴在零件上或零件周围的圆形标记。这些小的圆形标记由立体声传感器唯一地标识为真实的3D点,因此具有固定功能。




随着对自动化计量的需求不断增长,以及舒适区制造公司因其成本和可靠性而采用工业机器人,因此GOM已对其ATOS 3D数字化仪进行了改装,并在其提供了车间生产测量单元的ScanBox测量系统中使用了标记。




参考标记直接固定在零件固定装置或固定设备上,因为可以在每个静态传感器姿态下确定机器人派生的传感器位置,因此可以从整个系统的测量精度中消除机器人计量。GOM ScanBox光学三坐标测量机有不同的尺寸,最大的ScanBox 8包括安装在线性导轨上的两个机械手,能够测量完整的汽车白车身结构。光学3D坐标测量系统可提供相对于CAD数据的完整3D零件偏差。




ScanBox随附的GOM虚拟测量室(VMR)软件为自动3D零件数字化提供了全面的工具。VMR是ATOS测量单元所有元素的中央控制,并在虚拟仿真中提供了真实测量环境的功能表示。用户无需特定的机器人编程技能即可使用系统。在VMR中模拟所有机器人运动,并在执行之前检查其安全性。VMR软件处理所有测量程序:




光学生产CMM已成为现实,并提供了汽车、航空航天和家电制造行业的一线生产测量。


 
 
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