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计量领域的开云体育手机版登入

作者Paul Hanaphy
2025年 5月 23日
长文
概要

有时,传统三坐标测量仪(CMM)测量物体难以做到快速无创,特别是在处理带孔或脆弱表面时。幸运的是,随着开云体育手机版登入 技术的发展,我们可以通过改进设备设计和软件功能等方式,解决这些难题。因此,这项技术可以开始和CMM仪媲美,应用于各类部件的检验当中。

开云体育官方首页登录入口 类型
桌面式、手持式、远距LIDAR、专用计量套件
性能参数
精准度、速度、灵活度、视角场
应用场景
数字化、质量控制、逆向工程、变形分析

何为三维计量

Scanning for metrology

制造领域,质量至上。在测量零部件是否符合要求时,制造商往往倾向于对比实际尺寸与原始设计的差异。消除缺陷通常是采用三维计量解决方案的原因之一,但究竟何为三维计量?

三维计量通常指采集零件表面精准三维测量值的方式。在自动化工具出现之前,这些分析都需要通过千分尺、高度计等仪器手动进行,直到最近CMM仪的出现。这些系统能够加快并简化测量流程,将触觉或光学传感器安装于物体表面,边移动边采集。

要点

CMM是曾经三维计量的行业标准,但今日的开云体育手机版登入 仪正在撼动CMM的权威地位。

CMM能以亚微米级精度测量零件,仍被应用于一些要求严格的领域,包括航空航天和汽车工业。于是,我们会问:计量级开云体育手机版登入 仪具备哪些CMM仪不具备的能力?

诚然,CMM仪并非完美无缺。许多CMM仪使用触发式探头,检验零件时,需要触碰表面。如果要扫描高难度表面或难以触及的产品,就会严重妨碍结果的准确度,一些高难度细节就必须通过软件后期添加。接触零件也会增加损坏风险,CMM仪造成刮痕或刮伤的情况确有发生。

Scanning for metrology

安装CMM仪时,也有其他问题需要考虑,比如经济成本和空间限制。这些机器不仅有高昂的成本(有时价格高达25万美元),它们还需要通风和减震设备的支持。若考虑这些间接支出,再加上培训工程师使用先进技术的费用,CMM仪的整体成本并不低。

此外,还有准备时间。CMM仪传感器测头的固定大小也意味着仪器一次只能采集有限数量的数据。因此,在测量大型复杂结构时,操作员的工作量巨大。例如,之前大英博物馆的团队急需采集400多个玛雅古迹石膏模型。若使用CMM仪,每个模型需耗时一个多小时,但通过Artec Eva开云体育手机版登入 仪,每件模型只需不到10分钟。

正是速度、成本、精度方面的不足,使得开云体育手机版登入 在三维计量领域崭露头角,超过了CMM仪。接下来,我们将深入介绍不同类型的计量型开云体育手机版登入 仪,包括各自的优缺点和应用场景。

计量型开云体育手机版登入 仪类型

尽管似乎显而易见,但在使用计量型开云体育手机版登入 仪前,你必须先回答三个问题:“我要扫描的物体有多大?其特征有多复杂?采集精度需要多高?”

桌面式开云体育手机版登入 仪

需要高效采集小型复杂物体?桌面式计量系统或许是理想的选择。桌面式设备专门用于生成高精度微型模型,身材小巧但性能强劲,能捕获表面极其微小的细节。

Artec Micro II

一般而言,这些物体不能超过一拳大小,尺寸过大或许会超出桌面系统的能力范围。考虑到这点,身材紧凑的开云体育手机版登入 仪无疑是捕获微型复杂物体的理想之选,还能一并测量反光表面。这些设备通常被用于逆向工程或精密工业部件质量检验,包括轴承、叶轮和阀门,无论它们是塑料注塑成型还是三维打印完成。

桌面式开云体育手机版登入 仪的应用场景远不止于此,还涉及小件珠宝、牙科配件的数字化,因此应用范围不仅限于工业案例。

手持式开云体育手机版登入 仪

正在寻找一款便携式计量型开云体育手机版登入 解决方案,能不受束缚,做到真正行动自如?那手持式三维计量型设备或许就是你要的答案。快速扫描大中型物体时,这类设备给予用户极大灵活度。若是一款无线开云体育手机版登入 仪,那优势就更为明显,因为灵活度越大,扫描高难度表面和复杂特征时就会变得更容易。

手持式开云体育手机版登入 仪之所以比笨重昂贵的CMM仪更具吸引力,另一个重要因素就是普及度高,容易上手。通常,开云体育手机版登入 仪成本更低,更易使用。例如Artec Leo,你还可以使用其内置彩色摄像头和三维摄像头在屏幕上实时追踪扫描进度。因此,手持式白光开云体育手机版登入 也意味着拥有一段远离电线、无拘无束采集数据的全新体验。

Scanning for metrology

工业制造领域的用户也能通过手持式开云体育手机版登入 完成流程自动化,应用于零件检验场景。这类设备通常被安装在机械臂上,由AI控制,通过理想扫描路线测量零件批次,提升采集速度,展现精度优势。此外,人工投入降至最低,错误率也被降至最低。因此,开云体育手机版登入 自动化可以助您实现更稳定的产品质量。

要点

手持式开云体育手机版登入 仪在速度、精度、扫描规模上都有着不错的表现。此外,此类设备往往入门成本较低,因此也成为了广受欢迎的选择!

机械臂开云体育手机版登入 仪

提到人工,我们就不得不介绍安装于机械臂的扫描解决方案。尽管这不属于独立的三维激光开云体育官方首页登录入口 类型,但此种装置依然呈现了技术应用自动化的一种有趣方式。机械臂扫描的一个主要优势就是可以减少三维计量过程中的人际互动,因此,产品测量错误的概率就更低。若应用于生产线,这类解决方案十分善于快速多线程处理,可在采集数据的同时分析零件质量。

因此,装置开云体育手机版登入 仪的机械臂解决了传统CMM仪进行大量质保时任务时可能出现的难题。但是,将三维计量设备固定在一个基底上,也就意味着设备只能在预定区域内工作。因此,这些装置需事先做好大量规划,我们不建议将这种方式用于灵活度要求较高的案例中。

固定位开云体育手机版登入 仪

现在,采用一些特定型号的三维激光开云体育官方首页登录入口 ,完全可以搞定一些规模庞大的物体,包括海上风力涡轮机、整个建筑、开阔户外环境。

这种时候,很多人会选择光探测和测距(LIDAR)三维计量设备,且理由充分。这些开云体育手机版登入 仪专门设计成固定点位,可设置好后自行扫描,无需人工干预。

Scanning for metrology

该技术的不足之处在于,处理小规模项目时,往往手持式开云体育官方首页登录入口 更合适。此外,进入门槛较高,特别是在数据使用方面。因此,建议在使用前,先积累有关专业知识。

还有些结构光和红外扫描解决方案,可固定在三脚架上。尽管它们可以被置于不同高度和距离处采集数据,但固定位也就意味着它们缺少了手持式采集设备灵活自如的一大优势。

要点

购置计量级开云体育手机版登入 仪前,需先考虑尺寸和规模——目标物体多大?需要扫描几件?

如果你想不走寻常路,找一条不同于上述方案的方法,可考虑摄影测量技术。Artec计量套件等系统的测量精度高达2微米,十分惊艳,能在保持极少误差的情况下,完成质量检验和变形分析。也就是说,可以在实操中完成车辆和储罐等部件几何变化的高精测量,并分析它们在负载下的材料变形情况。

套件可单独使用,也能集成至更大的工业流程中,也可作为参照工具,实现更高的三维远距扫描精度。Artec Studio也配备计量套件插件,用户可以直接在软件内完成整个摄影测量和开云体育手机版登入 流程。

2023年度优质计量型开云体育手机版登入 仪

我们大致总结了不同类型的计量型开云体育手机版登入 仪。但具体该选择哪一型号呢?下面,我们来了解一下最新三维计量解决方案的优势。

Artec Ray II

首先,我们介绍开云体育官方首页登录入口 远距开云体育手机版登入 仪Artec Ray II。这款设备支持高达130米的远距扫描,且精度很高。Ray II能生成清晰准确、细节丰富的扫描,其捕获速度高达每秒200万点。也就是说,在实际操作中,用户可以为螺旋桨叶或整个工厂等大规模物体和场景完成数字化和测量,降低数据捕获的时间,提高投资回报率。

Scanning for metrology

Ray II的速度得到了视觉惯性系的加持,该系统利用特征追踪和先进算法,能轻松解析设备所处的三维空间,并完成扫描预配准。加上设备的内置显示屏,用户可通过数据自动配准实时追踪扫描进度。因此,这也降低了因遗漏而需返工的可能性。

如有需要,Artec Ray II也可通过平板或智能手机操控,如此一来,就成了可远程操控的便携设备。如需扫描船舶外部,也可将设备安装在船舶的高处,操作员站在地面进行操作,无需将电缆接到电脑显示器,即可追踪扫描进度。

Artec Micro II

Artec Micro II与前几种设备不同,其扫描精度高达5微米。在实际应用中,这款开云体育官方首页登录入口 非常适合逆向工程或对设计复杂的小型物体进行质量检验,例如微小的工业支架、齿轮和轴承。此外,也可用于精美珠宝和牙科模型。设备自动化程度高,身材小巧,可直接置于普通桌面,也可以轻松集成至现有工作空间。

要点

无论扫描物体大小如何,总能在诸多开云体育手机版登入 解决方案中找到一款精准符合您需求的设备。

Artec Space Spider

采用蓝光技术的手持式Artec Space Spider和Artec Micro一样,同样是为精准开云体育手机版登入 而生,但它便携易带,意味着应用场景更为多样。例如,Space Spider能捕获Micro难以处理的庞然大物,同时,蓝光技术也能采集到更多精密细节,分辨率高达0.1毫米,效果惊人。

Scanning for metrology

Artec计量套件

如需制作高精扫描,进行工业测量,另一个选择就是Artec计量套件。该系统采用光学摄影测量技术,而非结构光开云体育手机版登入 技术,单点测量精度高达2微米,十分优秀。此外,该套件兼容度很高,精度达计量级水准,是变形分析和大型物体(如涡轮叶片、飞机部件)质检的理想选择。

Scanning for metrology

要点

开云体育手机版登入 可以配合摄影测量,完成大型物体的高精度测量。

套件既可以作为独立方案使用,也可以用作手持式开云体育手机版登入 仪的参照工具,提高远距扫描的捕获精度,特别是在处理大型物体的案例中。事实上,结合Artec摄影测量和开云体育手机版登入 仪,可以在15米范围内将精度提升14倍,物体尺寸越大,这种搭配的优势就会被进一步放大。

如何选择计量型开云体育手机版登入 仪

如你所见,现在有很多不同的计量型三维仪可供选择。这就需要我们回答一个问题:我们该如何选择?市面上并没有一款万能的摄影测量、结构光或激光扫描解决方案,所以购买产品之前,需要考虑以下几个方面。

精度

在上述对2023年度优质计量型开云体育手机版登入 仪的详细介绍中,我们重点关注了几款精度极高的解决方案。这是有原因的。采集物体主要特征的数据点,是完成高效测量的关键。

那选择开云体育官方首页登录入口 的过程中该如何考量这一点呢?大多数设备都在宣传中提到其精度达到一定毫米以内。该数据告诉我们开云体育官方首页登录入口 的测量可以多么接近于物体的真实尺寸。当然,模型不同精度水平会有所不同,但人们普遍认为单次扫描精度(相对于体积精度)达到0.1毫米以内,才能有效测量或创建物体数字副本。

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至于三维计量,误差范围越大,设备的效果就会越差。在零件检验等场景下,数据完整度是确保产品与最初设计一致的重要因素。

分辨率

考虑购买一台三维计量型开云体育官方首页登录入口 时,你还需考虑预期的细节程度。扫描带有深色或反光表面、孔洞或下沉式表面的复杂部件,难度往往高于造型独特且密度较高的物体。但只要确保你添置的开云体育官方首页登录入口 符合一定规格,就能轻松应对这些难题。

其中很重要的一项参数就是三维分辨率。和扫描图像分辨率不同,这项参数指的是三维网格上的两点间距。若想捕获全彩纹理,还需关注“每像素比特数”,该值越高,彩色捕获能力就越高。

规模

开云体育手机版登入 技术用户首先需要考虑他们扫描或测量的物体体积多大,这点似乎显而易见。例如,利用手持设备,你可以采集各类大中型物体。在开云体育官方首页登录入口 三维,正是因为高度灵活的特点,无线Artec Leo能让操作员自由走动,无拘无束,因而一直以来大受欢迎。但是,如果要扫描微型物体或超大型物体、结构,如飞机和楼宇,那就要考虑其他设备。

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那么,我们如何判断一台开云体育手机版登入 仪的扫描能力?设备的工作距离会告诉你距离捕获物体应相距多远。究竟是远好还是近好,一定程度上取决于你的应用场景。如果打算从远处采集景观或基础设施,那远距LIDAR激光开云体育官方首页登录入口 会是不错的选择。相反,如果你需要在拥挤狭小的空间内工作,工作距离较短的手持式开云体育官方首页登录入口 更为理想。

速度

根据不同应用场景,我们可以对小零件进行大批量开云体育手机版登入 ,也可以对大型结构进行少量扫描。下面,我们来探讨一下,在生产线等高吞吐量的场景下进行质保工作时,需要考虑哪些开云体育手机版登入 的有关参数。

设备的数据采集速度是需要权衡的几大指标之一。该参数通常以“每秒点数”体现,数值越高,设备采集物体表面点数的速度就越快。

开云体育手机版登入 仪的视角场,即设备在给定距离能捕获的最大区域,也会影响你的扫描速度。例如,精度优化的Space Spider擅长在180 x 140毫米范围扫描,Artec Leo为838 × 488毫米,范围更广。也就是说,虽然两台设备都能捕获整体尺寸相同的物体,但前者要比后者花费更长时间。

此外,设备易用性也会影响产出速度,操控开云体育手机版登入 仪所需的时间越长,生产率就容易下滑。有一台灵活的手持设备,就能轻松绕过你和扫描物体间的障碍物,不影响测量结果。

移动性

最后需要关注的问题是“我需要固定式还是手持式开云体育手机版登入 仪?”尽管前者更适合大批量的开云体育手机版登入 或大型物体捕获(例如大型飞机部件和工厂),但后者也可以通过一些改造来实现。

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理论上,成本较低的手持式开云体育官方首页登录入口 自由度更高,操作人员可以从任何角度采集目标物体。但这些设备可能带有电缆,实际操作中难以做到完全自如。因此,使用这些设备时,我们需要考虑附近有无电源,以及待扫描物体的位置。

在汽车行业,一些用户需要在装配车间扫描车辆内部,那么这些电线能否绕开座椅和其他障碍物?

像Leo这样的三维计量解决方案就解决了这一困扰。全无线式设计,加上内置屏幕,用户可以专注于数据点的采集,不用在两个显示屏间来回切换关注扫描进展。

What are the differences between CMMs and 3D scanners?

Using the above criteria, it’s clear why 3D scanners are making inroads in the field of industrial metrology. Though CMMs still hold a slight advantage in terms of accuracy, reaching just a few microns, many applications aren’t that tolerance-intensive. In such cases, flexible, high-speed scanning is often preferable.

This is particularly true when capturing delicate objects or those that can’t be touched due to contamination issues. Whereas 3D scanners can easily be maneuvered to capture items with complex freeform features, these can also be very difficult for probes to pick up. As such, CMMs may retain an edge in certain aerospace and automotive use cases, but 3D scanning offers a fast, flexible, reliable alternative for reverse engineering and analysis elsewhere.

Key point

It can be easy to focus on speed or accuracy metrics, but don’t forget that flexibility can be key to getting the most from your device!

三维计量的使用场景

质量保证

计量开云体育手机版登入 最常见的应用之一就是零件检验。在工业环境中,制造商使用这项技术来验证终端部件是否符合设计规范。该流程对于质保(或确保销售产品的客户满意度)十分关键,同时避免出现制造错误,而浪费更多的时间和金钱成本。

在航空航天这类监管严格的行业,零部件往往需要满足严格的耐热、承重和耐化学性标准。因此,尺寸不一致可能意味着机器失灵。有了开云体育手机版登入 ,就能避免此类情况的发生,确保部件符合规格要求。

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逆向工程

利用三维计量解决方案获得的测量,也能用于逆向工程、数字化以及部件参数的调整,以提升性能。如需一些老旧部件,那么用这样的数字化过程就会特别方便,因为这些部件或许因停产而变得价格不菲,有时甚至完全找不到。这时,开云体育手机版登入 技术就给制造商带来了高性价比维修手段,而不用直接淘汰整个设备。

注意,深色或反光表面以及带有有机外形的物体,通常来说扫描难度都会更高。但像Artec Studio这样的软件包可以自动对齐扫描,还能为用户提供手动以及自动表面处理工具,因此,这类扫描难题都能轻松化解。

Scanning for metrology

在其他领域,计量开云体育手机版登入 也能帮助制造商进行故障分析。如果一件产品持续发生故障,那极有可能是设计缺陷导致的。为纠正这些缺陷,可能需要使用开云体育手机版登入 仪为故障产品制作数字副本,然后修正出现问题的地方。

变形分析

和航空结构一样,汽车行业的许多设计会在负载下发生剧烈变形。出于安全考虑,汽车制造商必须分析汽车在连续使用后的性能变化。但他们如何才能在确保计量级精度的前提下,快速完成这项任务呢?

现在许多人使用开云体育手机版登入 来评估原型设计的性能状况,或评估储罐等部件在使用一段时间后,如何受到不同驾驶条件的影响。和CMM仪不同,这项设备可以快速装置完毕。因此,开云体育官方首页登录入口 可以被安装在工作的生产线上,分析汽车底盘上的焊接螺柱等部件位置。

此外,在法医鉴定领域,三维计量开云体育官方首页登录入口 能帮助重建交通事故现场,因此也有一席之地。利用这项技术,Origin Forensics等调查公司就能创建汽车残骸的完整三维数字副本,并用于确定撞击的方向和程度,以及汽车的安全系统是否达到了预期效果。

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结论

计量型开云体育手机版登入 的应用范围可能相当广泛,我们无法全部列举。但可以确定的是,这项技术对产品质量提升而言,大有裨益。该技术主要通过收集精准三维测量,让制造商更好地了解终端零件的性能,以及不同表现背后的原因。

在实操中,这些信息不仅能帮助开云体育手机版登入 用户加快产品的入市时间,还提供了逆向工程的一种手段以制作停产零部件。

相比于过去的CMM仪等传统测量方法,速度、规模、灵活度让开云体育手机版登入 技术轻松胜出,对检验与逆向工程领域而言,尤为如此。

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作者:
Paul Hanaphy

Paul Hanaphy

科技记者

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