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大型复杂工件产品的快速质量检测和反求解决方案 （国家863项目资助） 随着中国制造业的快速发展，许多行业的产品大量采用了复杂曲面，特别是在汽车、飞机、船舶、军工等行业中比较普遍，在产品开发中，工件的复杂曲面和模具型面的数字化建模和三维检测是进行产品设计和质量控制的前提和基础，具有重要的意义。目前对于中小型工件（长度小于1米）的反求建模和三维测量，主要采用台式三座标测量机、激光扫描仪、关节臂三座标测量机等，基本能满足检测和反求要求。 而对于大型的工件（工件长度为1米~30米），如汽车大型覆盖件、汽车大型注塑件、装焊后的汽车壳体、水轮机叶轮、大型抛物面天线、飞机模具等，由于很难将其搬到台式三座标测量机进行测量，目前主要采用激光跟踪仪、经纬仪、模板模线对工件的一些关键点进行测量。这些测量设备速度慢、检测繁琐，且无法进行全尺寸检测，只能测量工件很少的关键点三维坐标，无法达到全尺寸反求设计和生产检测所需的密集点云采集要求。 国内外真正能够独立研发在线产品三维质量检测系统的极少，西安交通大学的工业摄影测量技术和面扫描技术都是自主研发，不但满足反求逆向设计需求，更适合产品在线质量检测，系统配合紧密，造价远远低于国外系统。国外一套系统需要200万～300万人民币，企业最多只能买一套，无法满足在线检测的大量任务。我们的系统性价比很高，企业完全有能力在每个生产工位配备多套检测系统。
本解决方案，采用自主研发的三个系统组合应用，可单独使用独立系统，也可配合使用不同系统，满足不同应用需求，实现大型复杂工件产品的反求和快速质量检测解决方案。 原理： 采用普通高分辨率数码相机拍摄大型工件的多幅二维相片，采用工业摄影测量计算工件关键点（人工粘贴圆形标志点、工件自身点线孔特征）的精确三维坐标，这是一种便携式光学三坐标系统。可以代替传统的激光跟踪仪、关节臂、经纬仪等，而且没有繁琐的移站问题，可以全方位方便测量大型工件。 可以测量10毫米～30米的工件，精度达到1/70000 ~1/150000,相当于1米长度的工件测量精度为0.01mm 用途： （1）单独使用，作为三坐标系统使用，可测量工件关键点的三维坐标。 （2）配合使用，与“XTOM三维光学面扫描系统”配合使用，大大提高面扫描的整体拼接精度。 2. XTOM三维扫描仪 原理：采用主动光面扫描技术，一次扫描工件一个面的三维坐标。单次测量幅面128mm×96mm～2200mm×2000mm，单次测量点云数量为100万～600万，单次扫描时间为5秒。相当于在5秒时间测量一个工件100万～600万个点的三维坐标，每个点的间隔为0.08mm～1mm。通过多次多次拼接可以测量10毫米～30米的工件，测量精度根据单次幅面大小和相机像素不同为0.01～1mm，一般为0.03mm。 用途： （1）测量复杂曲面产品外轮廓。 （2）根据不同应用需求，选择不同单次测量幅面和不同相机 （3）与“XTDP三维光学点测量系统”配合使用，大大提高面扫描的整体拼接精度。 3.XTOM三维点云预处理系统 原理：由于一个工件由多视角拍摄测量完成，必须全自动完成多视点云的对齐拼接和重叠面删除，快速生成单层完整的工件点云。“XTOM 三维扫描仪”采用独特高效算法，快速自动完成海量点云的处理。 用途：多视点云的全自动对齐拼接和重叠面删除。 实际应用解决方案——大型泡沫件的快速检测 在大型模具制造过程中，第一步先制造泡沫件，泡沫件是由多个部分粘贴完成的，在制造和装配过程中都会产生误差，在进行铸造之前，需要快速检测泡沫件的关键尺寸。 应用要求：泡沫件一般测量精度要求0.5mm～1mm、检测速度快、效率高、生产在线测量。 以前方法问题：由于泡沫很轻，无法采用传统的接触式三坐标测量机。以前企业基本没有办法检测。 解决方案： 1. 独立采用“XTDP三维光学点测量（数字近景工业摄影测量)系统”，快速测量关键点尺寸。 2.如果需要测量工件某些复杂曲面部分的尺寸，采用“XTOM三维扫描仪”进行三维扫描，选择单次大幅面配置，一次测量幅面为400毫米～2米。
实际应用解决方案——大型铸件的快速检测 大型铸件检测目的主要有两个，一是检测铸件是否合格，因为铸件在浇铸过程会产生各种收缩变形。二是将每个铸件检测的关键尺寸输入到加工中心，减少加工中心的进刀余量，提高后续加工中心的加工效率，同时也避免加工中心刀具的损坏。 以前方法问题：由于大型铸件很大，很难采用传统的接触式三坐标测量机。 解决方案： 1.独立采用“XTDP三维光学点测量（数字近景工业摄影测量)系统”，快速测量关键点尺寸。 2.如果需要测量工件某些复杂曲面部分的尺寸，采用“XTOM三维光学面扫描系统”进行面扫描，选择单次大幅面配置，一次测量幅面为400毫米～2米。
实际应用解决方案——与大型数控加工中心配合的快速检测 提高大型数控加工中心的效率，可以为企业带来可观的经济效率，大型数控加工中心一般为单件生产，精确测量毛胚的三维尺寸并输入到加工中心，可以大大提高加工中心的效率和安全性，减少加工中心的进刀余量，提高后续加工中心的加工效率，同时也避免加工中心刀具的损坏。 以前方法问题：由于大型铸件很大，很难采用传统的接触式三坐标测量机。 解决方案： 1.独立采用“XTDP三维光学点测量（数字近景工业摄影测量)系统”，快速测量关键点尺寸。 2.如果需要测量工件某些复杂曲面部分的尺寸，采用“XTOM三维光学面扫描系统”进行面扫描，选择单次大幅面配置，一次测量幅面为400毫米～2米。 实际应用解决方案——大型模具的快速检测 大型模具的精度要求要，需要精确检测型面以及其它形位尺寸。
实际应用解决方案——汽车白车身的快速反求测量 解决方案： 1.首先采用“XTDP三维光学点测量（数字近景工业摄影测量)系统”，快速测量关键点尺寸。 2.采用“XTOM三维扫描仪”进行面扫描。
汽车白车身反求和测量 实际应用解决方案——大型水轮机叶片、汽轮机叶片、船舶螺旋桨的快速检测 以前方法问题：主要采用模板膜线方式检测，精度差。 解决方案： 1. 独立采用“XTDP三维光学点测量（数字近景工业摄影测量)系统”，快速测量关键点尺寸。 2.如果需要测量工件某些复杂曲面部分的尺寸，采用“XTOM三维光学面扫描系统”进行扫描，选择单次大幅面配置，一次测量幅面为400毫米～2米。
大型叶片检测
大型水轮叶片的快速三维检测 实际应用解决方案——大型结构件的快速检测 解决方案： 单独采用“XTDP三维光学点测量（数字近景工业摄影测量)系统”，快速测量工件特征关键点尺寸。
大型结构件
实际应用解决方案——轿车、客车、卡车、火车等车辆的组装后产品质量检测 轿车、客车、卡车组装后的长度为5米～10米左右，虽然每个部件的加工精度很高，但是组装后会产生误差，需要检测组装后的产品质量。 解决方案： 单独采用“XTDP三维光学点测量（数字近景工业摄影测量)系统”，快速测量工件特征关键点尺寸，方便快捷。
大型卡车组装后质量检测
实际应用解决方案——大型机械关键尺寸检测 大型机械，如大型锻压、轧辊机、发电机、工程机械等，长度为5米～30米左右，虽然每个部件的加工精度很高，但是组装后会产生误差，需要检测组装后的产品质量。 解决方案： 单独采用“XTDP三维光学点测量（数字近景工业摄影测量)系统”，快速测量工件特征关键点尺寸，方便快捷。
轧辊机组装后质量检测 |
