大型鑄件質(zhì)量檢測利器—三維掃描儀

前言

工業(yè)質(zhì)量檢測一直是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)，隨著科學技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域提出了對工件尺寸和形狀參數(shù)進行的要求。但是受限于產(chǎn)品的個性化發(fā)展，產(chǎn)品大小和外形千變?nèi)f化，精細程度高。受傳統(tǒng)檢測設(shè)備的局限性，工業(yè)檢測是一個非常耗時費力的環(huán)節(jié)，對此，非接觸式三維質(zhì)量檢測能很好地解決這一問題。

三維質(zhì)量檢測在大型鑄件中的應(yīng)用

以大型鑄造件的檢測為例，鑄造檢測包括了型砂性能檢測、外觀質(zhì)量檢測、內(nèi)在質(zhì)量檢測。其中外觀質(zhì)量的檢測，主要借助于傳統(tǒng)檢測設(shè)備，如劃線機、三坐標等。劃線檢測是比較常用的鑄件尺寸檢測方法。劃線檢測的依據(jù)是鑄件圖，根據(jù)鑄件圖中的公差要求，借助于平臺、支撐及必要的工、夾、量具等來確定鑄件的測量基準，劃線檢測鑄件的尺寸；而類似于三坐標這種高精度的檢測儀器對于中小型產(chǎn)品的檢測，它提供了精湛的質(zhì)量技術(shù)保障，但三坐標不適用于這種大型，重型的工件，原因是大行程三坐標/龍門機，成本高、效率低。對于大型鑄件的質(zhì)量檢測，現(xiàn)在國際上流行的是三維掃描測量。通過三維掃描獲取產(chǎn)品的點云數(shù)據(jù)，建立高精度的三維模型，然后利用該模型與理論模型進行直接對比，可以快速準確計算和量化產(chǎn)品與其設(shè)計尺寸的偏差，進而判斷產(chǎn)品是否合格（也可在加工過程中對工件進行掃描，判斷加工誤差，從而根據(jù)檢測結(jié)果及時調(diào)整加工參數(shù)，提高良品率）。利用三維點云模型完成對產(chǎn)品的全面檢測，這種非接觸式的檢測方法解決了很多傳統(tǒng)測量工具無法完成的測量要求，逐步向?qū)崟r處理和自動化方向發(fā)展，極大的提高了檢測工序的質(zhì)量和效率。

三維激光掃描技術(shù)作為近年來飛速發(fā)展的高新技術(shù)，以其高精度、高密度、實時性和主動性的特點，正在備受業(yè)內(nèi)人士的青睞。在利用三維技術(shù)檢測進行工業(yè)檢測中，對產(chǎn)品的三維數(shù)據(jù)獲取與三維模型的建立是關(guān)鍵，高精度的點云數(shù)據(jù)和三維模型直接影響了工業(yè)檢測的精度。以手持式激光掃描儀為例，其工作流程主要為：首先在被檢測產(chǎn)品上粘貼反光定位目標點，然后利用手持式激光掃描儀掃描被檢測產(chǎn)品，獲取原始點云數(shù)據(jù)，再由海克斯康集團自主研發(fā)的點云處理軟件對原始點云數(shù)據(jù)進行篩選和處理，建立高精度的通用三維模型并輸出，輸出的模型即可直接導入對應(yīng)的三維檢測軟件中進行檢測并輸出檢測報告。

客戶需求

對大型成品鑄件進行三維尺寸檢測，判斷是否可以作為后續(xù)加工程序的毛坯。

解決方案實施步驟

1.前期準備

智能光學追蹤3D掃描儀HyperScan Ultra

(1)手持3D激光掃描儀HyperScan Ultra作為三維數(shù)字技術(shù)的領(lǐng)航者,能夠完成各種大小工件以及逆向工程和形面三維檢測應(yīng)用，設(shè)備操作簡單，易學易用，具有13對十字交叉激光束和1束激光，掃描速度達134萬次測量/秒，最高精度可達0.03mm。

(2)圖形工作站（運行內(nèi)存32G）

在掃描過程中，實時生成可視化點云。

(3)高精度換站靶點

在被檢測工件上放置，用于掃描儀定位和拼接。

2.數(shù)據(jù)采集

三維質(zhì)量檢測的關(guān)鍵在于高精度三維模型的建立，也就是原始點云的快速獲取，采用手持式三維激光掃描儀HyperScan Ultra能直接快速獲取檢測工件的高精度點云數(shù)據(jù)。

3.數(shù)據(jù)處理

大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)分析和處理的自動化和智能化需求越來越大。PCL點云庫是一個強大的模塊化的現(xiàn)代C++模板庫，可實現(xiàn)三維點云的獲取、濾波、分割、配準、檢索、特征提取、識別、追蹤、曲面重建已經(jīng)可視化等功能，是一種非常專業(yè)強大的三維點云處理工具。針對不同的原始數(shù)據(jù)需求，在三維點云處理中可直接調(diào)用某些模塊化代碼庫，使用嵌入式的處理方法，高效準確地對點云數(shù)據(jù)進行處理。本例利用功能強大的掃描軟件對三維點云數(shù)據(jù)進行體素化濾波、體外點剔除和泊松構(gòu)網(wǎng)，再結(jié)合少量的手動修補，獲取工件完整的高精度三維模型。

將軟件輸出的工件成品的三維模型和三維設(shè)計數(shù)模進行對齊后，進行偏差對比分析，判斷其偏差是否在容差范圍內(nèi)，輸出工業(yè)檢測報告。

4.結(jié)果展示

工件實物圖與工件檢測報告

案例價值

Hyperscan Ultra智能光學追蹤3D掃描儀因其小巧，便攜，高精度的特點，不受工廠復(fù)雜環(huán)境的影響，既能滿足其檢測要求，又能極大的提高質(zhì)量檢測的效率,且能兼顧許多傳統(tǒng)檢具無法檢測的參數(shù)種類，已經(jīng)逐步被企業(yè)所接受和應(yīng)用，在工業(yè)質(zhì)量檢測領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是在鑄造行業(yè)，HyperScan Ultra 因其無需粘貼標志點，使用便攜等特點，在應(yīng)用大型鑄件時有著快速全面的特點，對提高此類工件檢測效率有著巨大的提升和檢測環(huán)節(jié)的補充。

目前越來越多的企業(yè)開始應(yīng)用三維檢測來提高產(chǎn)品的檢測效率和檢測完整性，同時越來越多的客戶對鑄造行業(yè)的三維檢測要求日益提高，也推進著三維檢測在行業(yè)的發(fā)展和普及。