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三坐标测量机常见的非接触式测量和方法(上)

非接触式或非接触式三坐标测量机是传统上使用的接触装置阵列的现代新角。所有非接触三坐标测量机都会生成点云或体素数据集作为其最原始的数据形式。光学比较器是一个例外,自二十世纪二十年代后期以来一直存在。它没有明确地产生数字数据,但是从这种设备演变而来的一些变体设备确实如此。

  非接触式三坐标测量机分为几大类:光学比较仪,视觉系统,蔡司三坐标扫描仪,摄影测量,远程,激光,结构光,激光雷达和CFS。可能还有其他类别; 然而,这些构成了常用(或很快普遍使用)的三维技术的最大份额。所有产生点云,体素数据集或/STL(基于数百万个小三角形的多边形模型)

  钓鱼诱饵STL图像

  它们的主要优点在于它们能够在短时间内收集的大量数据以及它们在收集数据时的非接触式方法。它们通常不如接触式三座测量机精确,但不是很多。因为与接触式三坐标测量机测量方法相比,它们可以收集大量表面,因此它们能够捕获现在构建到产品中的非常复杂的表面(涡轮叶片,医疗仪器,汽车)

  这是一个概述,旨在让您了解服务提供商如何选择用于您的项目的设备。大多数人都不幸拥有尽可能多的不同类型的设备,但那些设备能够更有效地为客户提供服务,并且设备最适合任何特定应用。3D Engineering Solutions拥有所有这些类型的设备。

  光学比较器

  虽然是光学比较器与大多数其他非接触式三坐标测量机技术不同,它不会产生点云,它是一种用于收集复杂零件精确信息的经过验证的方法。它也被称为阴影图,它描述性地说明它是如何运作的。光线照射在物体前面或后面,光线通过放大镜发送到屏幕。然后可以通过将各个轴上的部件移动到各个轴上来测量阴影产生的黑白图像。主轴移动连接到一维测量装置的平台,并且可以直接在游标卡尺上读取,也可以通过编码器间接读出。透明胶片可以放在设备屏幕上。这些对应于打印规格,可以根据这些规格快速测试这些尺寸和配置文件。与比较器最接近的现代版本是下面讨论的视觉系统。尽管这里涉及的放大原理用于蔡司工业CT扫描,如下面进一步描述的。这最适合用于查看线程等小型严格控制功能的配置文件。根据使用的单位和放大倍数,精度可能非常严格。

  视觉系统

  视觉系统有许多种类,但通常以相同的原理运行。与光学比较器非常相似,它们将光照应用于物体并创造性地放大物体,以便看到清晰的边缘和表面。该数据可以数字化为表示那些边和曲面的点云。许多都有一系列光学系统,提供不同级别的光学放大倍数。这对于难以用其他工具测量的非常小的部件特别有用。同样,如果零件上有少量污垢,也会被放大,并会给数据增加误差。系统不知道污垢是否是物体的实际部分。我们的蔡司三坐标测量机系统实际上有3种不同的方法来收集数据(探测,视觉和CFS - 多传感器视觉系统)。这使其成为复杂项目的多功能工具。许多系统仅具有视觉功能,并且非常适用于许多部件只需要一种测量类型的制造环境。这些系统附带的软件具有复杂的算法,可以对零件上存在污垢或碎屑的区域进行折扣。这些系统非常适用于平面二维零件。有些甚至吹嘘完全表征(测量所有打印尺寸)这些部件在几秒钟内!这些系统还可用于判断3D距离,因为它们可以使用其自动对焦功能来建立高度。它们的准确度取决于它们的放大范围,光场的平坦度或低失真(这是这些设备的关键参数)和它们所连接的XY定位设备(如果配备的话)。我们的视觉系统作为多传感器三坐标测量机的一部分连接,并具有约1.2微米至约30微米的测量不确定度,具体取决于使用的放大倍数。我们的系统还具有集成旋转平台的可选功能,允许旋转零件以在另一侧收集数据,同时保持正确的对齐和坐标系统。

  由用户决定视觉系统看到的任何特定边缘上数据的密集程度。它就像在该特征的创建中指示'x'千分点一样简单(更多数据通常更好)。由于这些系统的现代三坐标测量机版本是可编程的,因此一旦三坐标测量机程序建立,就可以快速测量许多部件。

  这些系统非常适合高精度检测工作。

  蔡司工业CT扫描仪

  蔡司工业CT扫描仪自成立以来在医疗应用方面取得了长足的进步。医用蔡司工业CT扫描仪的范围可以是60-80kV 蔡司工业CT扫描仪的范围通常为160kV600kV。由于CT机通常负责测量致密的金属部件,因此需要更高的功率。现代品种的分辨率也比医学CT扫描高得多。今天的蔡司工业CT扫描仪可以包括计量级编码器,温度控制室,大规模和稳定的操纵器/平台以及激光校准的源到探测器距离。它们不再仅仅是为了生成内部物体的漂亮照片。

  虽然可以构建更强大的专业单元(我听说过10MeV机器),但它们通常是独一无二的机器,在发生故障时没有OEM支持。在我们的服务业务中,我们选择稳定,可靠和知名公司的OEM设备,以确保我们的设备运行时间很长,以便为客户提供服务。我们有从尼康购买的4CT扫描仪,如果它们停机,我们有第二天的支持!这实际上比我们的一些成本更低的设备更快 - 杰出。

  每个蔡司工业CT扫描仪都是一台数字X光机,能够创建数千个物体的X射线,然后将其重建为称为体素数据集的3D体积。与点云中的点不同,体素是实际的立方体体积,表示尺寸,位置和相对密度(减弱X射线的能力)。体素数据集包含数百万个体素。这对于找到材料内部或隐藏通道中的缺陷或其他方法无法看到的其他受阻区域非常有用。其他基于光的方法要求相机看到光源以捕获数据(具有视线)。虽然从技术上来说这对于CT来说是正确的,因为X射线穿过物体,移除了视线限制。我说技术上是正确的,因为X射线是光子=光。这项技术是目前难以触及的领域的尺寸数据采集技术的巅峰之作。由于计量级蔡司工业CT扫描仪的兴起以及CT能够解决视线问题的能力,质量经理正在寻求CT产品的数据,以便用于首次检查。

  除了能够透视零件和组件的优点之外,它们还具有有时具有噪声数据的缺点。X射线可以反弹并导致杂散数据(与其他类型的扫描仪中看到的类似现象)。如果部件非常厚或具有高密度,则随着需要更多的电力穿透,这种效果会增加。为了减轻基于面板的蔡司工业CT扫描中出现的一些噪音(面板只是一个类似于您的显示器的X射线敏感屏幕)LDA或者使用CLDA(曲线线性二极管阵列)检测器。这些检测器一次只需要一行数据。因此,如果X射线被散射或反射,那么该光最有可能落在数据线之上或之下,而不是落入另一行数据。对于面板扫描中的类似位置,在该线上方或下方发送杂散X射线会对扫描中的其他线条造成噪声。虽然LDA / CLDA数据噪声较小,但它们也较慢。为了进行比较,考虑我们的2,000行,2,000X射线板相对于一行数据。我必须扫描2,000次才能从一次面板扫描中获得所需的信息!

  蔡司工业CT扫描的数据准确性取决于有效的体素大小。您需要测量的部分越小,您将看到的数据就越准确(直到某一点)。这是由于放大原理。我们测量了大约9-10微米的计量级扫描仪的不确定度。扫描时间可以从3分钟到180小时!该设备非常昂贵,需要训练有素的工作人员。我们的3D工程解决方案的员工对我们拥有并满足该要求的每项技术进行了交叉培训。