2D 和 3D 中的高速检测和逆向工程

基于表的光学测量是一种快速、简单、准确的方法，用于测量和逆向工程平面和折叠/成型的钣金部件；垫圈、密封件和 O 形圈；叠片；纸、醋酸盐和电子图纸；以及其他不透明和半透明的平面材料。

InspecVision Ltd. 的平面测量系统的基本元素是一个 LED 背光桌和一个位于顶部的高达 50 兆像素的摄像头。相机“看到”随机放置在桌子上的一个或多个零件的边缘。它会在大约 30 秒内拍摄零件的快照，可以将其与 CAD 文件进行比较以进行检查，也可以将其输出为 DXF 或 DWG CAD 文件以进行逆向工程。

该系统的典型用户包括使用 X/Y CNC、激光、等离子、冲床、水射流切割和成型机器的钣金制造商，为汽车、航空航天、电子和通信等众多行业提供服务。

二维检测

Exact Metrology（伊利诺伊州莫林）总经理 Joe Wright 描述了一个典型的检测场景，其中系统将安装在靠近一组冲床的工厂车间。他说，由于没有移动部件，数据以每秒约 4 兆像素的速度捕获，因此系统不受振动影响。这意味着在检查零件时，压力机可以继续运行。

冲床操作员可以通过使用条形码将 CAD 文件扫描到机器中来上传 CAD 文件。一旦集成计算机已针对所需尺寸（包括孔尺寸和位置、线性尺寸和半径）进行编程，则无需经过认证的技术人员进行测量。

操作员可以拉出一个（或多个）成品零件，将其放在桌子上，无需任何固定装置，也无需考虑任何特定方向。在将零件与 CAD 文件进行比较之前，控制软件将对零件进行虚拟定位。测量精度范围从小型（500 mm × 330 mm）工作台的 12 微米到大型（2355 mm × 1570 mm）工作台的 50 微米。

重要功能包括：

• 可以同时扫描多个相同的零件。例如，如果您将 10 个零件放在桌子上，而角落的第 5 个零件没有通过，则显示器将在屏幕上隔离该零件。

• 由于零件无需触摸即可测量，因此该机器也可用于 O 型圈。尝试使用诸如坐标测量机 (CMM) 甚至卡尺之类的触觉设备来测量 O 形环，您可能会导致工件变形并产生错误。

• 虽然桌子是玻璃做的，但划痕是可以校准出来的，不会影响测量。

• 它会自动生成报告，包括测量数据和标称数据，并会指示每个项目的 PASS 或 FAIL。

• 将显示和/或打印比较 CAD 数据和测量数据的颜色偏差图。

• 使用增强现实可以将偏差投影到零件本身。

• 它将输出SPC数据进行分析。

二维逆向工程

逆向工程分为两类。第一个涉及对已制造的零件进行成像，第二个是将纸质、醋酸纤维或电子图像文件转换为 CAD 文件。

“我在中西部，我的商店将运行冲压工艺或进行激光切割。一个农民可能会进来说：‘嘿，我得到了这块坏了的东西。把它放在桌子上，给我剪一个新的。我的最终客户会使用桌子来获取数据来控制他们的切割。与您使用卷尺和卡尺的老式学校相比，您开始绘制这个东西，然后您必须创建一个 CAD 来获得它。这将跳过整个步骤，”赖特说。

要为制造商生成图纸，可以将零件放在桌子上，图像文件将在 30 秒内准备好。然后，该软件允许用户编辑和清理数据，例如，标准化孔尺寸、清理边缘和去除毛刺。

我问赖特制造商可以达到什么样的公差。他说，你可以期待的最好的是系统本身的 12 到 50 微米。然后，要确定制造零件所需的公差，您可以叠加多个零件以查看典型样品的尺寸变化。例如，如果您对尝试逆向工程的零件进行了 30 件研究，则可以叠加这 30 件并获得工艺偏差，以帮助您指定公差。

从绘图到 CAD 文件

如果您有纸或醋酸纤维上的缩放绘图，也可以将其放在桌子上并成像以生成 CAD 文件。它甚至可以用来创建用于复制图形的文件，也许是一个标志。你把画放在背光的桌子上。如果可以通过它看到光线并且绘图是白纸上的黑色打印，则可以将打印作为边缘拾取。然而，绘图必须是可缩放的——无论是一对一还是某个固定的比例——它不能只是零件的手绘图。扫描完成后，图纸将导入为 DXF 文件格式。

2.5D检测

典型的冲压机产品可能包括百叶窗或小弯头等特征。附加的 SurfScan 投影仪将结构光照射到正在成像的部件上。它与系统软件集成，只需单击一下即可准确检查 2D 形状及其“2.5D”特征。

3D 检测

Opti-Scan 检测系统可以 3D 测量表面和边缘。这种非接触式结构化白光扫描系统使用高速、高分辨率相机和 LED DLP 投影仪扫描物体表面。

光的图案从投影仪投射到零件上以产生条纹图案。边缘数据由相机记录并用于创建 3D 点云或扫描表面的多边形网格。处理后的成像数据可以发送到多种不同的文件类型，用于几乎任何 3D 检测或逆向工程软件包。

使用 2D 成像，一张照片可以捕捉完整的画面。使用 3D，成像仍然是视线，因此您必须使用可以旋转和倾斜对象的三轴工作台才能从各个角度获取数据。然后将数据拼接在一起以获得完整的3D图像。

Opti-Scan 3D 可以添加到现有的 Planar 系统中，将 Planar 转变为完整的 2D 和 3D 测量系统。

重要功能包括：

• 一键自动检测。

• 白光扫描技术。

• 3D 表面和边缘测量。

• 纹理映射——可以创建一个全彩色的完全纹理映射点云。

• 以每秒大约 250,000 次测量的速度扫描物体。

总结

Planar 系统专为快速、准确和坚固的金属钣金件测量而设计。它非常适合快速、准确的首件检测、质量报告和逆向工程。该系统非常适合车间使用——它不受附近机器引起的振动的影响；它需要最少的操作员输入；并且由于其速度和准确性，它可以提高各种应用的生产量。

本文由 Photonics &Imaging Technology 副主编 Ed Brown 撰写。欲了解更多信息，请访问 这里 .