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应用与解决方案 Applications & Solutions

3D测量

三维精密可视化技术在汽车
图1：适合工厂工
零部件检测中的应用 业环境测量中型零
件的ShaPix3D3800
（上），以及适
合工厂工业环境
测量大型汽车柴
油发动机零部件
文/黄振华，科惠力（Coherix）公司 的ShaPix3D1200
（右）。

目前，大部分汽车制造商对供 ShaPix3D 可分次测量并进行无缝拼 基于这样丰富直观的三维视觉
应商零部件的质量保证，通常仅依赖 接，适合工厂工业环境的测量仪器如 信息，制造工程师迅速断定平面度问
于供应商自己提供的产品质量抽检报 图 1 所示。 题是由于夹紧力过紧，阀体加工后回
告，汽车制造商自己并没有很有效的 弹导致的。在减小夹紧力后，试切第
对于供应商零部件的质量控制手段。 应用案例 二个原型件的几何形貌如图 2b 所示，
问题发现时，常常已经发生了昂贵的 下面通过具体应用内案例说明 平面度减小为 37µm。进一步减小夹
零件召回，其成本和风险可想而知。 ShaPix3D 的性能特性。 紧力并降低机床主轴转矩，试切第三、
传统的接触式检测技术使用三坐 （1）缩短新品上市周期 第四个原型件，得到的几何形貌如图
标打点，零件测量编程设置复杂冗长、 在汽车制造行业中，因为生产批 2c 所示，平面度减小为 32µm。改变
测量时间长且表面覆盖率低，无法适 量大，所以汽车生产厂商对生产工艺 进刀方向，并进一步优化其他机床参
应现代化汽车量产的需求。为此，科 的调试慎之又慎。一个新产品从加工 数，试切第五、第六个原型件，得到
惠力使用独家专利开发了激光三维全 原型件到大规模量产，都会经过一个 的几何形貌如图 2d 所示，平面度降
®
息干涉照相技术——ShaPix3D ，关 严格且漫长的过程，目前周期大都在 至 17µm，产品达标，调试结束。
注包括发动机缸体和缸盖、自动变速 一年以上，期间物料、人员和时间投 通过使用 ShaPix3D 即时三维可
器阀体箱体、传动系统中的刹车盘以 入巨大。科惠力 ShaPix3D 的三维可 视化信息技术，整个调试过程客户只
及轮毂和轮圈等零部件的精密机加 视化信息技术，可以帮助客户显著缩 用了六个原型件、四天时间。相比
工平表面的几何形貌。ShaPix3D 能 短调试时间，大量减少物料和时间成 之下，该调试过程使用传统方法则
以 1min 的时间在 280mm×280m 或 本，加快产品产品上市。 需要上千个原型件和几个月的时间。
150mm×150mm 的视场范围内，提 图 2 所示为自动变速器阀体迷 ShaPix3D 为客户在时间和材料成本
供 400 万个微米级精度的测量点，并 宫面的一个铣削工艺调试过程，其迷 方面节省超过数百万美元。
将零件的几何形貌及刀具切削刀痕等 宫面的形貌公差要求为 50µm。图 2a （2）柴油机缸盖机加工和装配变
三维波度微观信息，以色彩图的方式 为第一个原型件试切后的表面几何形 形研究
直观地显示出来，零件表面没有遗漏 貌，平面度为 89µm，黑色箭头代表 图 3 所示为 5.3L 柴油发动机缸
信息。对超过视场范围的大型零件， 了进刀方向。 盖顶面的几何形貌研究。图 3a 为其

a) b) c) d)

图2：自动变速器阀体铣削工艺调试过程。

36 Jul/Aug 2017 视觉系统设计 Vision Systems Design China