蔡司 GOM 3D 测量技术

由于其独特的壳体设计，ATOS Capsule 为自动化应用提供了稳定的工艺流程。采用注塑成型工艺制造的精密一体式壳体，确保了其最高的刚性，并为工业应用提供了精准的测量结果。光学元件和电子元件均受到防尘防水保护。

在许多工业领域，光学三维坐标测量机正在取代接触式测量系统和量规。它们能够以显著缩短的测量时间，获取更详细、更易于解读的物体质量信息。

机械测量系统以点或线的方式采集数据，而光学测量系统则返回关于实际三维坐标与CAD数据之间偏差的全场数据。由于该测量数据包含所有物体信息以及与CAD模型的表面偏差，因此软件还能自动导出诸如几何尺寸和公差（GD&T）、修边或孔位置等详细信息。

 

光学测量机的精度并非源于昂贵且维护成本高的精密机械部件，而是基于先进的光电子技术、精确的图像处理和数学算法。少量的精度标准和客户可执行的自动校准即可确保机器的精度。这也意味着即使在恶劣条件下，也不会因磨损而导致精度下降。与接触式测量机一样，测量不确定度也通过球杆或阶梯规进行认证。

全球超过14,000套GOM测量系统确保了汽车、钣金、铸造和注塑产品以及涡轮叶片和轮毂的尺寸质量。在大多数情况下，详细的分析结果并非用于简单的“合格”/“不合格”评估，而是作为增值测量流程的一部分，为优化生产和机器参数奠定基础。

为确保测量精度，GOM软件包已通过德国联邦物理技术研究院（PTB）和美国国家标准与技术研究院（NIST）的测试和认证。通过将测量结果与参考结果进行比较，验证了检测软件的准确性。GOM软件被评为1级，即测量偏差最小的级别。

实际值与标称值比较——计算出的多边形网格描述了自由曲面和标准几何体。借助曲面比较功能，可以将这些曲面与图纸进行比较，或直接与CAD数据集进行比较。该软件支持对曲面进行三维分析，以及对截面或点进行二维分析。此外，它还支持基于CAD生成标准几何体，例如直线、平面、圆或圆柱体。

对准 – GOM 3D 软件包含所有标准对准功能。这些功能包括 RPS 对准、基于几何元素的层级对准、使用参考点的局部坐标系对准，以及各种最佳拟合方法，例如全局最佳拟合和局部最佳拟合。客户还可以使用自定义的对准方法，例如用于涡轮叶片的平衡梁对准或等距嵌套对准。

表面缺陷图——该功能可检测并可视化微小缺陷，例如凹痕或缩痕。为了可视化和量化局部凸起和凹陷，表面缺陷图直接处理网格。通过比较标称表面和实际表面，该新功能可以补偿全局曲率。

趋势分析、统计过程控制和变形分析——GOM软件基于参数的方法能够对多个评估项目进行趋势分析，例如统计过程控制（SPC）或变形分析。因此，可以对单个项目中的多个部件或阶段进行全场评估，并确定诸如Cp、Cpk、Pp、Ppk、最小值、最大值、平均值和标准差等统计分析值。

GD&T 分析——与纯粹的尺寸分析不同，GD&T 分析侧重于零件的功能方面。相应的 GD&T 要素包括平面度、平行度和圆柱度等。它既可以对两点距离进行标准化分析，也可以对最大材料需求以及局部基准和坐标系中的位置公差进行分析。

翼型检测——提供用于涡轮叶片质量控制的专用功能，例如，可基于二维截面检测涡轮叶片的翼型平均线、翼型弦线或翼型厚度。此外，还可以计算翼型质心、翼型半径和翼型扭转角。

报告功能——报告模块使用户能够创建包含快照、图像、表格、图表、文本和图形的报告。用户可以在用户界面中查看和编辑报告结果，并将其导出为 PDF 文件。模板可重复使用，报告中保存的每个场景都可以在 3D 窗口中恢复。

 

 

光学三维坐标测量技术在塑料注塑件中的应用案例研究

案例背景： 一家汽车零部件制造商在生产注塑成型零件时，遇到了质量控制和尺寸精度方面的难题。这些零件是车辆各种系统中的关键部件，即使是微小的尺寸偏差也可能导致装配问题和性能故障。

问题陈述：制造商在使用游标卡尺、千分尺或三坐标测量机（CMM）等传统测量方法精确测量注塑成型零件的复杂几何形状、精细特征和严格公差时遇到了困难。此外，人工检测所需的时间和人力也是生产过程中的重大瓶颈。

解决方案：为应对这些挑战，制造商采用了光学三维坐标测量技术，特别是结构光或激光扫描系统，用于注塑成型零件的尺寸检测。他们投资了一套高精度光学测量系统，该系统配备了先进的软件，可实现数据的自动采集、分析和报告。

执行：

1. 系统设置：光学三维坐标测量系统安装在注塑车间旁边的质量控制部门。该系统由高分辨率相机、结构光或激光投影仪以及用于精确定位的运动控制系统组成。

2. 校准：测量系统经过严格的校准程序，以确保测量结果的准确性和可重复性。校准过程包括将相机、投影仪和运动控制轴与已知精度的参考坐标系进行对准。

3. 零件检测：将注塑成型的塑料零件放置在测量台或夹具上，启动光学扫描过程。结构光或激光投影照射零件表面，在几秒钟内采集数千个数据点。

4. 数据处理：利用专用软件处理采集到的点云数据，重建零件的三维几何形状。采用先进的算法对数据进行对齐、合并和分析，从而实现尺寸测量、特征提取和表面分析。

5. 尺寸分析：该软件通过将塑料零件的测量尺寸与CAD（计算机辅助设计）模型或标称规格进行比较，执行尺寸分析。软件能够识别与目标尺寸的偏差，并自动生成详细报告。

6. 质量保证：光学三维坐标测量系统能够检测注塑成型零件中的缺陷、差异和偏差，从而实现全面的质量保证。任何不合格的零件都会被标记出来，以便进行进一步调查或返工。

结果：通过对注塑零件应用光学三维坐标测量技术，制造商获得了以下几项益处：

• 提高了注塑件的尺寸精度和一致性。
• 通过自动化测量和分析，减少检测时间和人工成本。
• 质量控制能力增强，从而减少了次品和返工。
• 通过简化检验流程，提高生产效率和产量。

总体而言，采用光学 3D 坐标测量技术显著提高了制造商确保注塑成型零件的质量和尺寸完整性的能力，从而提高了客户满意度和汽车行业的竞争力。