回首量測產業的百年歷史
從人類有歷史以來,人們使用各種方式進行量測,用於建築、工藝、器具生產等用途。數百年來,人們使用測微器(千分尺)和游標卡尺,來量測各式各樣的尺寸,由於其簡單易用的特性,傳統手持的工具只能提供基本的尺寸,例如寬度,長度和厚度。如果尺寸複雜,例如形狀(平面度的測量、圓度測量…等)。而各種孔類尺存量測更是耗時且困難的工作。
傳統的測微器,十分仰賴技術人員的時間與經驗(來源:維基百科)
直到今日,手動工具雖然有出色的準確性,但仍需要經驗足夠的工程人員,才能掌握量測的訣竅並避免操作失誤。直到1960年代,數位化的三次元量測機(CMM)的設備問世後,機械工程師才能夠有效率的完成各種幾何形狀的量測任務。三次元量測機(CMM)比手動工具具有更高的精度,而不會受到操作者的經驗影響。
早期三次元量測儀以三次元量床,測量探針(固定在巨大的龍門上),再透過電腦量測軟體,將量測探針取得的資料變成可讀的數據。雖然是數位化產物,但傳統的量測頭只能在三個軸上移動,並不靈活,也只能在三次元量測儀的範圍內移動。受到機身龐大的限制,量測的工作必須在專屬的量測室才能完成。
早期的CMM的設備十分龐大,只有廠房才能放得下 (來源:Slideshare.net)
今日的三次元量測儀
目前我們所見的FARO三次元量測儀,便利可攜、簡單易用,跟過去固定式的量測設備相比可說是便利許多。其實三次元量測儀仍在不斷的升級與進化,這幾年最明顯的變化,就是FARO三次元掃描儀設備上,已經提供了雷射3D掃描的功能。
如你所見,FARO ARM機械關節臂上,許多機種已經具備了雷射掃描鏡頭。透過雷射3D掃描將光束投射在測量件上,取得精準的數據。雷射光掃描的優勢是不需要直接接觸的零件,就如同使用噴槍噴塗零件的使用方式,取得三維數據輕而易舉。
雷射掃描儀可以快速捕獲數據(點雲資料),而且取得的數據量極大,一次掃描中可以獲得多達數百萬計的點雲資料,這些點雲資料可以轉換為CAD模型,用於其他3D設計任務。
FARO ARM為新一代的三次元量測儀 (來源:FARO)
雷射掃描的好處
- 更快取得數據,簡單易用
- 大多數人可以快速上手
- 測量過程中,不易傷及部件,損害風險較小
雷射掃描的限制
- 亮面、拋光表面易受到干擾
- 雷射光難以抵達的孔穴不易量測
因此,FARO ARM三次元量測儀結合了接觸式與非接觸式(雷射3D掃描)二合為一,輕鬆解決各種量測的疑難雜症。
三次元量測儀的常見應用
- 尺寸分析:收集零件、部件的三維資訊,將數據與圖紙進行比較
- 檢查CAD設計:將掃描結果與3D CAD模型檔案進行比較
- 產品檢查:直接進行產品生產前、生產後的品質檢查
- 首件檢查:檢查生產前樣品並進行比較
- 校正分析:修正加工設備與夾具至正確的位置
- 逆向工程:3D掃描取得部件上的獨特細節,將物件還原成CAD模型檔案