1、93高精度三维激光扫描尺寸检测高精度三维激光扫描尺寸检测Ultra Precise 3D Laser Scanning Dimensional Inspection涂成生 Sam C. TuSGKS尺寸测量实验室SGKS Dimensional Labs无锡 Wuxi 东莞 Dongguan 宁波 Ningbo 桂林 Guilin2013.611.1 品质评估金字塔关键尺寸在公差分析中影响最大并在图纸中标出影响产品的装配、外形、功能等的尺寸需要做详细的公差分析关键尺寸外形误差分析在图纸中标出尺寸，需要做详细的公差分析整体外形与理想模型的误外形误差分析不要求在图纸上标出常表格或整体外形与理想模型
2、的误差分析其它非几何信息如材首件全尺寸检测报告（ Full FAIR）功能测试通常用表格或说明形式出现其它非几何信息如材质、表面处理、颜色等均检测功能测试文件产生和维护所需时间大幅减少文件产生和维护所需时间大幅减少1.2 尺寸检测流程否整体外观尺寸合格?#1 外形检测FORM关键尺寸符是否#2 关键尺寸公差分析 FIT合公差要求?是关键尺寸公差分析#3 功能测试 FUNCTION测试完成功能满足要求?否是Form Fit Function1.3a 传统尺寸检测方法 采用三坐标、影像测量仪、高度尺等， 速度慢、综合费用大 ，一般 用 于关键尺寸用 通常需要测量很多尺寸来评估少数几个可能与 CAD
3、原始设计不通常需要测量很多尺寸来评估少数几个可能与 原始设计不符的特征；无法评估图纸中未标注的尺寸误差 传统的误差分析主要基于技术人员对 2D图纸的理解和解读，这种解读可能因个人经验而不同 测量 数据过于离散 ，无法确认产品的全面、真实的误差41.3b 传统尺寸检测方法 劳动强度大、对人员要求高需要多种专业设备如CMM、Optical Comparator等需要多种专业设备，如、等需要熟悉相关设备、并经过专业培训的技术人员需要熟悉理解产品图纸细节需要熟悉、理解产品图纸细节容易出现撞针等事故一旦出差错通常只能重测旦出差错，通常只能重测 检测结果与人为因素关联较大检测结果与人为因素关联较大51.4
4、 案例（美国 GKS提供） 每个样件 711个尺寸，其中 2个超差 从图纸理解 、 装夹 、 测量 、从图纸理解 、 装夹 、 测量 、数据整理、到完成报告，总共花费时间 96小时 费用 USD $9,600（按每小时计算 前后共USD$100计算 ）， 前后共 用了 12个工作日！6非接触高速三维激光扫描测量技术更 快 、 更 省钱 、 更科学更 快 、 更 省钱 、 更科学72.1 高精度三维激光扫描全尺寸检测 精度可达 0.02mm的三维激光扫描测量技术，测量速度高达每秒 25,000点以上 ， 单位成本与传统方法相比大幅降低， 与 三 维 CAD原始数据直接完成比对并显示误差 ， 检测
5、点数高达与维 原始数据直接完成比对并显示误差 ， 检测点数高达数百万个 采用 图形和文字结合 的检测报告 快速分辨产品是否合格，并可以对重点区域进行进一步的分析或确认82.2a LDISurveyor高精度三维激光扫描 扫描精度达 0.01mm，是目前市场上 精度最好 的高速线激光三维扫描测量系统 SLP250或SLP500激光测头 速度达 75,000点每秒 （第四代激光扫描测头） 可配硬测头兼作三坐标机用，是传统和非传统的最好结合，是 快速快样件检测的最有效工具 对被测物体适应性好，可以 直接扫描 油泥、塑料、橡胶、金属等（均匀反射有利于后处理和精度保证），无需预处理92.2b LDISu
6、rveyor 超高精度三维激光扫描系统 基于 Zeiss CMM测量机架的 ZS系统 基于 Wenzel CMM测量机架的 WS系统架的 系统 机架的 系统102.2c LDISurveyor视频112.3a 三维激光扫描测头工作原理三角形测量法三角形测量法三角形测量法三角形测量法大数据处理技术大数据处理技术122.3b 三维激光扫描测量系统原理 点云数据：仅代表被测物体表面特定点的位置，无大小等属性大小等属性132.4 高精度激光扫描测量技术应用领域Design设计设计Prototype Verification原型确认New Part Development 新品开发Material Va
7、riation 材料调整2D to 3D Model creation 模型建立Legacy Parts 旧零件在产品开发生产过程中，如在产品开发生产过程中，如果合理使用高精度激光扫描果合理使用高精度激光扫描设计设计旧零件3D Model Verification 三维模型确认Form Analysis 外形分析First Article Inspection 首样检测Functional Dimensional Analysis 功能尺寸分析测量技术，可以大幅缩短所测量技术，可以大幅缩短所需时间需时间Manufacturing制造制造2D to 3D Model creation 模型建立L
8、egacy Parts旧零件3D Model Verification三维模型确认Part to Part Comparison 零件间比较分析l l多穴样品分析制造制造Process Variation 工艺调整Tool Move 模具搬迁Mu tiCavity Ana ysis 多穴样品分析MultiTool Analysis 多模具分析First/Last Article Inspection首、末件检测Industrialization产业化产业化模具搬迁Tool Replacement 模具更新Tooling 模具Tool Changeover 模具转换Predictive Tool
9、 Wear 预测模具磨损Tool Repair 模具维修Capability Study产能研究2.5 三维激光扫描测量的局限性三角形测量法的局限性三角形测量法的局限性光学光学测量的局限性 测量的局限性（基于脉冲波的除外）（基于脉冲波的除外）2.6 三维扫描测量技术应用分类 快速全尺寸检测：快、省、直观 逆向工程逆向工程1617三维激光扫描检测 般方法和报告解读三维激光扫描检测 一 般方法和报告解读183.1 基于最佳拟合（Best-fit）的比对检测扫描所得点云自动以最佳误差与三维CAD模型匹配点云数据覆盖在产品三维 CAD模型上每一个点以色谱方式反映该点与三维 CAD模型对应点的距离，即样
10、件与理论模型间的误差匹配即样件与理论模型间的误差3.2a 基于功能特征的比对检测ANSI Y14.5ISO 8015 & 1101CAB在 CAD模 型上 选定功能特征使用功能特征的点云数据与 CAD模型相应特在 模 选定功能特征使用功能特征的点云数据与 模型相应特征完成全部点云与三维 CAD模型的对齐3.2b 基于功能特征的比对检测点云与 CAD模型对齐后，每一个点云按色谱和与 CAD对应点的误差被赋予颜色颜色被转换并覆盖到 CAD模型上，经混合后以误差色谱图形式显示.0863.3 标注0.5 mm dia颜色代表误差大小，标注值为所选区域一个指定区域的平均误差自动选取手动选取3.4 二维剖
11、面分析指定区域指定区域3.5 形位公差（ GD&T）： ISO 8015/1101 & ANSI Y14右上图： GD&T 用于测量指定的功能特征，而忽略其它非关联区域。在此例中，边界和注塑留下的料口痕迹不用于评估平面 度面 度左图： GD&T用于测量功能特征相对于基准的位置，忽略其它非相关区域 本例中 个孔位置相对于基准 A和 C非相关区域 。 本例中 ， 2个孔位置相对于基准 和3.6 特征数据特定的特征数据如下图，这些数据可以以图文形式在报告中显示。每个 特征的允许偏差可以在软件中设定特征属性举例。注意：孔边界总共有 22,059个测量点！标注中特征的测量数据（ T）和理论数据（ R），
12、同时显示误差（ D）3.7a 剖面中的二维测量中值平均2D尺寸的测量采用图示所选测量点（绿色框内）。“ 取平均 ” 是测量时缺省中值平均“ 取平均 ” 是测量时缺省的处理方法因被测物体表面不平整等造成点云厚度约 0.008mm， 而成点云厚度约 ， 而理想的平面没有厚度外侧平均内侧或外侧平均只选内侧平均内侧或外侧平均只选用高或低点来处理3.7b 剖面中的二维测量测量类型左图所 测量结果 时以左图所 示， 测量结果 同 时以表格形式给出。其中实测值为 Measured、理论值（ CAD值 ） 为 Norminal值 ） 为3.8 检测报告首页最新版本的报告可以选最新版本的报告可以选择输出 3D的 PDF文件。点击首页图形，即可激活 3D显示。注：需要下载最新版本的 Adobe Reader的3.9 检测报告中的统计报告提供实测数据与理论数报告提供实测数据与理论数据的整体比较的统计数据3.10 多样件检测系统可以完成多个样件的检测并统计 整个流计 ， 整个流程可以自动完成！
