聚焦精密測量 揭秘蔡司條紋投影掃描技術(shù)"黑科技"
上海2024年12月9日 /美通社/ -- 隨著產(chǎn)業(yè)升級的加速，智能化與數(shù)字化在各行各業(yè)中愈發(fā)重要，推動很多領(lǐng)域逐步實現(xiàn)從二維向三維的躍遷。在此背景下，三維數(shù)據(jù)采集的需求不斷增加。光學(xué)三維測量技術(shù)可幫助快速獲取高精度三維數(shù)據(jù)，構(gòu)建精準(zhǔn)數(shù)字孿生模型，對工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量控制及產(chǎn)品信息數(shù)字化至關(guān)重要，目前已被眾多企業(yè)采用。條紋投影掃描技術(shù)作為光學(xué)三維測量技術(shù)的代表，憑借其精準(zhǔn)、高效、全域測量等優(yōu)勢，成為汽車、電子、能源、醫(yī)療等行業(yè)不可或缺的精密測量工具。蔡司在條紋投影掃描技術(shù)方面有著數(shù)十年的經(jīng)驗積累，蔡司技術(shù)團(tuán)隊專家介紹了該技術(shù)助力用戶實現(xiàn)提質(zhì)增效的"秘籍"。
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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(jù)這一原理，條紋投影掃描通過投影單元將結(jié)構(gòu)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(jī)捕捉這些條紋圖案，并進(jìn)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(tǒng)在單次測量中使用固定拍照方式，并應(yīng)用外差法原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)光編碼，有效減少了成像過程中的隨機(jī)誤差，縮短了測量時間，提升了數(shù)據(jù)穩(wěn)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(jī)會構(gòu)成三角測量單元，每個相機(jī)還會單獨與投影單元構(gòu)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(shù)據(jù)，可更加快速地獲取細(xì)節(jié)特征和溝槽等隱藏區(qū)域的關(guān)鍵信息，并且通過三組數(shù)據(jù)相互驗證獲得更多測量冗余數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。同時，相機(jī)的固定式拍照方式也能減少人為干預(yù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。
圖二：三重掃描原理
ATOS掃描系統(tǒng)單次測量時間大約0.2秒，即可得到1200萬個數(shù)據(jù)點，表現(xiàn)出高測量點密度、高分辨率、高精度、高測量速度、抗干擾性強(qiáng)的特點，并可實時監(jiān)測測量轉(zhuǎn)換精度，跟蹤自身位置以及測量時的溫度、光線等環(huán)境變化，自動進(jìn)行補(bǔ)拍和修正，從而實現(xiàn)高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集。單幅掃描之間通過全局精細(xì)對齊，可進(jìn)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(shù)據(jù)。
圖三：自我監(jiān)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(tǒng)的單幅測量范圍覆蓋從50mm到2000mm，可根據(jù)不同應(yīng)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(wù)。無論是鈑金、注塑還是鑄造部件，都可以應(yīng)用蔡司掃描系統(tǒng)進(jìn)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(tǒng)可以搭配成熟的手動，半自動或全自動掃描系統(tǒng)，用強(qiáng)大的擴(kuò)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(tǒng)配合一站式的ZEISS INSPECT軟件可以應(yīng)對各項復(fù)雜的檢測和測量任務(wù)：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(guān)鍵尺寸分析、GD&T檢測的多種尺寸分析任務(wù)，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(yīng)用場景。
圖五：測量結(jié)果分析
條紋投影掃描能夠在質(zhì)量控制、逆向工程、文物保護(hù)、教學(xué)科研、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用，尤其在質(zhì)量控制方面，眾多企業(yè)已將其作為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量檢測手段，為從研發(fā)到批量生產(chǎn)的完整鏈條提供質(zhì)量保障。蔡司條紋投影掃描系統(tǒng)實現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)采集、優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)質(zhì)量以及可追溯的測量結(jié)果，憑借獨特優(yōu)勢全面滿足工業(yè)用戶的高端計量需求，為用戶達(dá)成轉(zhuǎn)型和提質(zhì)目標(biāo)提供動力。
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