3D CaMega五轴数控三维扫描系统在三维数字化检测中的应用

    3D CaMega 五轴数控三维扫描系统已在飞机发动机叶片的三维数字化检测中应用，实现了飞机发动机叶片的批量自动检测；在汽车实体模型切削加工系统中实现了大型数控加工系统中的工位在线检测。
    在目前的零件制造、加工和装配等飞机制造工程中，急需有效、实用、高效的三维数字化检测技术和设备。中大型不规则飞机型面零部件三维数字化检测要求有高精度的局部扫描和整体的高精度定位拼接、高精度的型面检测和边孔检测、可重复自动检测以及操作的简易性和高效性。现有的检测手段中，三坐标测量机具有对不规则型面检测的不适应性和低效率等问题；手持式激光扫描仪和便携式照相扫描仪具有需要繁琐地贴标识点、标识点扩展拼接带来的积误差和误差放大以及非自动重复测量等问题。3D CaMega 五轴数控三维扫描系统可以成为有效、实用、高效的飞机三维数字化检测技术和设备方案。
    3D CaMega 光学三维扫描头
    3D CaMega 光学三维扫描仪（表1）工作原理是数字投影仪将多重数字光栅条纹投影到被测物体表面，CCD 相机从相异的角度拍摄被测物体表面的条纹图像，并输入到计算机。3D CaMega 三维扫描系统软件根据获取图像中的条纹曲率变化利用相位法和三角法等原理精确解析出每一个像素对应物体表面点的空间坐标（X、Y、Z），生成被测物体表面的三维点云模型。
    3D CaMega 光学三维扫描仪（见图1）是北京博维恒信科技发展有限公司自主研发，具有自主知识产权的高科技产品，并已广泛应用于工业产品设计、模具制造、工业检测以及汽车等行业。
    图1 扫描仪实物图
    3D CaMega 五轴数控三维扫描系统方案
    3D CaMega 五轴数控三维扫描系统（见图2）是由小视场、高精度的光学三维扫描仪和中大型高精密数控五轴机械系统组合而成，是针对中大型复杂不规则零部件进行三维扫描而研制的高集成度、高自由度的扫描系统。该系统利用高分辨率光栅尺和角度编码器实现对具有3个移动轴（X、Y、Z）和2 个转动轴（U、V）的机械系统进行精确闭环定位控制，控制定位三维扫描仪对复杂不规则零部件进行多方位、多角度拍摄扫描，并实现每次局部三维扫描数据精确自动拼接，生成全面、统一的三维型面点云数据。
    机械系统结构可根据具体应用需求采用龙门结构或单臂结构，XYZ三轴行程也可根据具体应用需求确定；微型三维扫描仪的集成型号也可根据具体应用需要的精度、效率、功能要求确定，还可以采用大小视场结合的双视场组合来满足板筋件的形面测量和边孔测量要求。
    3D CaMega 五轴数控三维扫描系统具有高精度灵活的局部面扫描、精密自动定位、定点蛙跳和直接获取全局坐标等功能可进行机器人式的人工教示扫描和自动重复扫描；也可利用被扫描零部件的CAD 模型进行CAD 指令自动扫描。
    3D CaMega 五轴数控三维扫描系统可以有效地避免三坐标测量机对不规则型面检测的不适应性和低效率，有效地避免手持式激光扫描仪和便携式照相扫描仪需要贴标识点的繁琐以及标识点扩展拼接带来的积误差、误差放大和非自动重复测量。
    Geomagic Quality 三维数据处理软件
    Geomagic Quality 三维数据处理软件是将大量的型面检测数据与其形面设计模型进行全方位比对、分析，计算出型面全方位的误差分布，并生成不同形式的，具有图、文、数、表的检测报告。
    Geomagic Quality 三维数据处理软件的主要功能如下：
    （1）扫描和对齐。
    从三维扫描仪、数字化设备和硬测头设备中采集的点数据和多边形网格，有序和无序点数据都可以进行检测；可以有多种对齐方式供选择( 基准、特征、参照点系统、3-2-1 或最佳拟合)，将生产部件的检测点云数据与CAD 模型比较；可以保存、加载和应用对齐方法，用于自动检测和可重复性检测。
    （2）比较。
    通过生成三维彩色偏差图模型来反映整个零件各部位的误差情况；通过定义和修改偏差色谱，创建“通过/失败”图形化报告，方便阅读分析，并可以对模型截面图生成须状的偏差图。
    （3）评估。
    对横截面和选定区域创建二维和三维尺寸图；探测并检测几何特征，如球面、平面、锥体、柱体、槽、孔和点；计算尺寸，分析拟合，比较二维和三维特征，测量点到点、特征到特征的距离和角度；创建和评估形位公差(GD&T)，并可完全控制报告的显示效果；执行特定行业的分析，如间隙和面差(Gap&Flush)。
    （4）报告。
    生成详细的检测报告，包含检测数据、多重视图、注释和结果；用强大而简单的报告设计工具设计和自定义检测报告；生成可以用AdobeReader 查看的全交互的三维模型报告；自动生成检测报告，包括HTML格式、PDF 格式、MS Word 和Excel格式；导出CSV 和Unicode 数据应用于趋势分析和统计过程控制(SPC)。
    （5）自动化。
    从对齐到生成检测报告的过程可以自动化；通过记录检测过程中的步骤进行多零件的自动检测定义宏用于自动化可重复的任务；使用自动化设计器对已有的检测过程重复执行、再利用、迁移和改写；用同一个参考模型通过不同的步骤和选项进行多次自动检测。