改进 3D 扫描

ARIS Technology 表示正在改进 3D 扫描

虽然许多汽车零部件制造商已经采用了 3D 扫描，但质量控制 (QC) 中的用例却很有限。这主要是由于以下限制：

1. 3D扫描已手动。

2. 现有的“所谓”自动化 3D 扫描系统往往效率低下。

3. 3D 扫描试图成为一种一体化解决方案，但仍有理由使用接触式设备 (CMM) 进行某些类型的测量。

克服手动 3D 扫描

通常，当制造商购买独立的 3D 扫描仪时，它必须附加购买 3D 图像处理软件，例如 Geomagic 或 Polyworks、两轴转盘、3D 扫描仪三脚架或其他软件。购买此类产品后，必须对工人进行以下培训：

–如何操作 3D 扫描仪（例如打开/关闭、更改设置等）。

–如何从正确的角度和距离对要扫描的特定部分进行正确的扫描。

–如何考虑物体的表面特征（例如根据表面的反射率设置正确的曝光）。

–如何将多个扫描合并为一个文件并处理扫描的数据。

–如何执行图像处理技术来完成扫描数据与CAD的比较。

–其他操作方法，例如扫描仪的校准，夹具的掌握等。

这意味着对于一个新项目，训练有素的劳动力总是会有一条新的学习曲线。首先，对于新零件检查，工人必须学习如何扫描该特定零件。其次，如果公司正在复制旧模型，工人必须重新访问旧项目以提醒自己或重新学习如何从头开始扫描零件。尽管现成的软件已经逐步改进以提高工人的工作效率，但仍然没有解决方案可以从根本上消除这种陡峭的学习曲线。

协作式 ARIS 系统，由 ARIS 软件的简单用户体验 (UX) 支持，可以轻松设置新部件。

为什么 ARIS 系统更好？

许多公司已经推出了解决方案，通过利用机器人自动化来提高 3D 扫描的劳动强度。但是，目前可用的解决方案存在以下限制：

– 大多数现有解决方案由 3D OEM 扫描仪硬件提供，将您锁定在特定品牌或类型的 3D 扫描仪中。例如，有一个流行的 3D 扫描自动化解决方案，它是由 3D 扫描仪制造商开发和推广的。此解决方案 (1) 中使用的 3D 扫描仪是结构化的蓝光，这对于迫使用户喷涂零件的光亮表面不是很好； (2) 两眼之间的距离过长，限制了其扫描较窄孔的能力； (3) 很多时候需要在零件上放置标记，这使自动化变得非常手动。

– 大多数现有的解决方案都不是为了灵活而构建的。换句话说，一旦用户不得不将系统重新用于新的生产线，系统就可能会过时。当制造商决定将自动 3D 扫描系统重新用于不同的应用时，可能需要更换 3D 扫描仪、机器人和/或图像处理软件。这种交换通常需要全新的系统集成、再培训和重新校准。

–ARIS 通过利用其专有软件产品解决了这些限制。

–模块化集成平台：ARIS 推荐任何经过市场验证的最佳传感器和机器人，然后进行集成和实施。

–自动化（运行）软件：ARIS 为受过最低限度培训的工人提供软件，以重复运行程序化检测。

– 设置软件：ARIS 提供的软件可以随着制造商需求的发展而轻松设置新程序和扫描后分析。

ARIS 系统如何补充 CMM？

3D 扫描可以在几秒钟内收集数百万个测量数据，因此具有高分辨率和快速的循环时间。但是，它在测量透明/半透明、有光泽的表面或内部细节方面的性能不如 CMM。出于这个原因，即使要测量一个特定部分的所有必需注释（兴趣点），可能更希望同时使用 CMM 和 3D 扫描。

认识到这一点，CMM OEM 已在 CMM 臂上安装了 3D 扫描仪，尽管这是一个非常缓慢且低效的过程。另一方面，在检查实验室中经历工业机器人的复杂性似乎并不是那么理想。

ARIS 如何克服这个问题，是将协作机器人与快速多线激光扫描相结合。与具有 3D 区域扫描仪（例如结构化蓝光）的 ARIS 系统相比，此类系统的精度略低，但它最大限度地提高了速度和生产力，并且优于其他类型的反射表面 3D 扫描。

此外，它可以在不损失精度的情况下更有效地扫描更大的零件，因为您可以使用外部跟踪机制在机器人运动时实时拼接图像（捕获数据）。

最后，通过使用协作机器人，该系统可以部署在具有现有人工流程的区域，因此可以设置在 CMM 旁边，以实时补充 CMM 测量。

精密系统的真实案例研究

使用参考 ARIS 系统为压铸件生成完整的检查报告，其中包含确保质量所需的一系列注释。然后，对测量结果进行量具 R&R 研究，测试精度（重复性和再现性）并与公认的行业标准进行比较。

这项精密测试旨在了解是否可以在生产中部署自动化 3D 扫描系统，而不仅仅是在实验室中，用于 FAI（首件检测）和生产中检测，从而显着节省成本。

3D 扫描仪的选择通常比机械臂更重要，因为不同的公差、表面光洁度和零件尺寸可能需要不同的光学精度和/或视场设备。通常，更精确和更大视场的设备更昂贵；正是由于这个价格因素，ARIS 集成软件提供的即插即用各种 3D 扫描仪类型的能力对于在分配的预算下实现所需的精度和周期时间非常重要。例如，有精确到 ±2.5 微米级别的 3D 扫描仪，但这些扫描仪的成本很容易超过 100,000 美元。

一旦扫描仪和机器人被放置和接线，校准 3D 扫描仪和机器人的相对位置的初始设置就会被执行。这由 ARIS 自动化软件处理，操作员只需单击一下即可自动执行所需的校准。在某些情况下，3D 扫描仪还需要像每天一样频繁地校准（尤其是在温度变化时），这又是通过 ARIS 的自动化软件自动处理的，只需最少的人工输入。对于所使用的参考系统，初始校准过程花费的手动操作时间不到 15 分钟。

结果表明，即使在生产环境中，只需最少的投资，该解决方案也能够提供与 CMM 相似的精度。与实验室内 CMM 相比，它的精度稍差，但事实证明优于便携式 CMM。特别是由于许多实验室内的高精度 CMM 需要控制，例如混凝土地板和温度/振动控制室，因此 3D 扫描仪不易受此类外部影响的影响体现在自动化机器人 3D 扫描质量控制解决方案的灵活性和效率上可以提供。

ARIS 系统可以与汽车制造商的现有基础设施协同工作，并提供强大的投资回报 (ROI)。通过利用协作式 ARIS 系统，无需替换现有的 CMM 流程即可获得这样的 ROI。

由年鉴编辑 Bill Koenig 根据 ARIS Technology 提供的信息编辑。