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      聚焦精密測量 揭秘蔡司條紋投影掃描技術“黑科技“

      2024年12月09日 13:12來源:蔡司人氣:23

        隨著產業升級的加速,智能化與數字化在各行各業中愈發重要,推動很多領域逐步實現從二維向三維的躍遷。在此背景下,三維數據采集的需求不斷增加。光學三維測量技術可幫助快速獲取高精度三維數據,構建精準數字孿生模型,對工業生產質量控制及產品信息數字化至關重要,目前已被眾多企業采用。條紋投影掃描技術作為光學三維測量技術的代表,憑借其精準、高效、全域測量等優勢,成為汽車、電子、能源、醫療等行業不可或缺的精密測量工具。蔡司在條紋投影掃描技術方面有著數十年的經驗積累,蔡司技術團隊專家介紹了該技術助力用戶實現提質增效的"秘籍"。
       
        條紋投影掃描的基本原理是三角測量法,即通過兩個已知觀測點可計算獲取被測點距離。根據這一原理,條紋投影掃描通過投影單元將結構化條紋光柵投射到測量對象表面,再通過至少一個帶有傳感器的相機捕捉這些條紋圖案,并進行解碼計算,從而獲取物體表面的三維信息。

        圖一:三角測量法
       
        蔡司的條紋投影掃描系統在單次測量中使用固定拍照方式,并應用外差法原理進行結構光編碼,有效減少了成像過程中的隨機誤差,縮短了測量時間,提升了數據穩定性和掃描效率。其中,ATOS掃描系列采用三重掃描原理,即除了兩個相機會構成三角測量單元,每個相機還會單獨與投影單元構成三角測量單元。這意味著一次掃描即可同步捕獲被測物體的三組數據,可更加快速地獲取細節特征和溝槽等隱藏區域的關鍵信息,并且通過三組數據相互驗證獲得更多測量冗余數據,提升數據穩定性。同時,相機的固定式拍照方式也能減少人為干預,提高數據質量。

        圖二:三重掃描原理
       
        ATOS掃描系統單次測量時間大約0.2秒,即可得到1200萬個數據點,表現出高測量點密度、高分辨率、高精度、高測量速度、抗干擾性強的特點,并可實時監測測量轉換精度,跟蹤自身位置以及測量時的溫度、光線等環境變化,自動進行補拍和修正,從而實現高質量數據采集。單幅掃描之間通過全局精細對齊,可進一步消除單次測量之間差異的影響,更真實地還原部件表面數據。

        圖三:自我監控
       
        從小巧的精密零件,到大型鈑金件,測量對象的尺寸差異巨大。蔡司條紋投影掃描系統的單幅測量范圍覆蓋從50mm到2000mm,可根據不同應用需求靈活選擇測量范圍,完成從小型到大型部件的各種測量任務。無論是鈑金、注塑還是鑄造部件,都可以應用蔡司掃描系統進行測量。用戶由于對檢測效率、精度的多種不同要求,可能需要配置不同的解決方案,以尋求成本和效益的平衡。蔡司條紋投影掃描系統可以搭配成熟的手動,半自動或全自動掃描系統,用強大的擴展性讓用戶擁有更大的自我掌控和靈活選擇空間。

       
        圖四:自動化掃描
       
        蔡司條紋投影掃描系統配合一站式的ZEISS INSPECT軟件可以應對各項復雜的檢測和測量任務:從全表面偏差檢測、截面檢測的輪廓對比分析,到材料厚度檢測、關鍵尺寸分析、GD&T檢測的多種尺寸分析任務,還可以完成部件間的裝配分析等虛擬分析工作。此外,具有探針測量、反投影、實時跟蹤等多樣化功能,廣泛適用于各種應用場景。

       

        圖五:測量結果分析
       
        條紋投影掃描能夠在質量控制、逆向工程、文物保護、教學科研、虛擬現實等領域發揮巨大的作用,尤其在質量控制方面,眾多企業已將其作為標準質量檢測手段,為從研發到批量生產的完整鏈條提供質量保障。蔡司條紋投影掃描系統實現了高效的數據采集、優質的數據質量以及可追溯的測量結果,憑借獨特優勢全面滿足工業用戶的高端計量需求,為用戶達成轉型和提質目標提供動力。
       
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      (來源:蔡司)
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