一直以來，對大型工件的快速、高精度3D全尺寸檢測都是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。現(xiàn)在，北京天遠(yuǎn)三維科技有限公司潛心研發(fā)了全新的3D攝影測量系統(tǒng)DigiMetric，被譽(yù)為新一代的數(shù)字三坐標(biāo)，開創(chuàng)了大尺寸工件快速3D測量技術(shù)領(lǐng)域的新紀(jì)元。

大型鑄件在鑄造過程中，由于砂型的變形和鑄件成型后產(chǎn)生的收縮變形等原因都會產(chǎn)生誤差。如果因?yàn)樽冃位蚴湛s而產(chǎn)生的鑄件加工尺寸不足會造成整個(gè)鑄件的報(bào)廢，對企業(yè)造成巨大損失。預(yù)先快速檢測鑄件的關(guān)鍵尺寸，可以確定后續(xù)加工的余量是否合格，可以提高模具的生產(chǎn)周期，可為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

大型鑄件檢測除了檢驗(yàn)外形尺寸，另外一個(gè)用途是根據(jù)檢測的每一個(gè)關(guān)鍵尺寸，輸入到加工中心，減少加工中心的進(jìn)刀余量，提高后續(xù)加工中心的加工效率，同時(shí)也避免加工中心刀具的損壞。

對于大型的模具廠，還可以根據(jù)鑄件的測量尺寸來計(jì)算鑄件的收縮系數(shù)，以此來確定泡沫模型更加準(zhǔn)確的加工余量。

圖1 檢測現(xiàn)場照片

由于大型鑄件尺寸很大，搬運(yùn)非常困難，而且還存在二次定位的問題，因此很難采用傳統(tǒng)的接觸式三坐標(biāo)測量機(jī)，而且傳統(tǒng)的三坐標(biāo)效率比較低。有些廠家用龍門三坐標(biāo)、經(jīng)緯儀、關(guān)節(jié)臂等測量設(shè)備進(jìn)行3D測量，但是測量速度很慢，不能提高模具的生產(chǎn)周期。

對大型工件的3D測量，目前國際上新流行的技術(shù)是3D攝影測量或者稱為照相測量。該技術(shù)是根據(jù)視覺3D計(jì)算的基本原理開發(fā)的，即如果在空間2個(gè)（或2個(gè)以上）不同的位置看到同一點(diǎn)，那么該點(diǎn)的空間坐標(biāo)就可計(jì)算出來。通過在待測物體上放置參考點(diǎn)和標(biāo)尺并利用高分辨率的數(shù)碼相機(jī)拍攝照片，系統(tǒng)軟件可自動對照片進(jìn)行處理并計(jì)算參考點(diǎn)的3D坐標(biāo)。

經(jīng)過天遠(yuǎn)公司專家團(tuán)隊(duì)的潛心研發(fā)，在國內(nèi)率先成功推出了“天遠(yuǎn)三維攝影測量系統(tǒng)DigiMetric”，3D測量精度高達(dá)≤0.10mm/4m，并根據(jù)企業(yè)的具體要求，在軟件中開發(fā)了3D數(shù)據(jù)與CAD設(shè)計(jì)圖的對齊和對比功能，不需要在后續(xù)軟件中進(jìn)行對比，直接在一個(gè)軟件中就可以解決對齊和對比功能，大大提高3D測量和3D檢測速度。

圖2 鋼模關(guān)鍵點(diǎn)比較

攝影測量系統(tǒng)DigiMetric

天遠(yuǎn)三維攝影測量系統(tǒng)DigiMetric是北京天遠(yuǎn)三維科技有限公司研發(fā)的新型的3D測量設(shè)備，被譽(yù)為新一代的數(shù)字三坐標(biāo)，廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、發(fā)電設(shè)備和工程機(jī)械等大型和重型制造行業(yè)，開創(chuàng)了大尺寸工件快速3D測量技術(shù)領(lǐng)域的新紀(jì)元。

天遠(yuǎn)三維攝影測量系統(tǒng)DigiMetric又稱為照相測量定位系統(tǒng)或者近景攝影測量系統(tǒng)，是利用照相機(jī)技術(shù)來獲取某些特征標(biāo)志點(diǎn)的三坐標(biāo)位置進(jìn)行的3D測量方法。利用DigiMetric計(jì)算出貼在物體表面參考點(diǎn)的3D坐標(biāo)值，形成一個(gè)固定的坐標(biāo)系統(tǒng)，再根據(jù)坐標(biāo)變換使測量的3D坐標(biāo)點(diǎn)對齊到泡沫模型的CAD數(shù)模上，進(jìn)行對比后得到對比結(jié)果，實(shí)現(xiàn)快速的3D檢測目的。

天遠(yuǎn)三維攝影測量系統(tǒng)DigiMetric構(gòu)成：DigiMetric系統(tǒng)測量軟件、編碼點(diǎn)、標(biāo)志點(diǎn)、專業(yè)數(shù)碼相機(jī)、高精度測量標(biāo)尺。

測量流程如下：

在需要測量處貼好標(biāo)志點(diǎn)；

在測量范圍內(nèi)布置編碼點(diǎn)和標(biāo)尺；

使用數(shù)字相機(jī)，在不同角度進(jìn)行拍攝；

將拍攝所得圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，DigiMetric系統(tǒng)測量軟件對圖像自動進(jìn)行處理；

3D計(jì)算；

計(jì)算的數(shù)據(jù)與CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行對比；

輸出對比報(bào)告。

圖3 型面關(guān)鍵點(diǎn)比較

3D精度≤0.10mm/4m。3D攝影測量技術(shù)在大型工件3D檢測中的應(yīng)用，主要代替?zhèn)鹘y(tǒng)的龍門三坐標(biāo)、激光跟蹤儀、經(jīng)緯儀、關(guān)節(jié)臂等測量設(shè)備。3D攝影測量的優(yōu)點(diǎn)：測量環(huán)境不受限制、測量范圍不受限制、操作簡單方便、3D測量精度高，不需搬運(yùn)工件到三坐標(biāo)工作臺上，也不需要對設(shè)備進(jìn)行繁瑣的調(diào)整位置和校正精度等操作，是一臺便攜式光學(xué)三坐標(biāo)測量機(jī)。

天遠(yuǎn)三維攝影測量系統(tǒng)DigiMetric在大型鑄件檢測中的應(yīng)用更是體現(xiàn)了速度快、精度高、測量方法簡單等優(yōu)勢，現(xiàn)在被東風(fēng)模具等多家汽車模具廠廣泛應(yīng)用。

實(shí)例檢測流程

天遠(yuǎn)三維攝影測量系統(tǒng)DigiMetric在一個(gè)大型鑄件檢測中的流程如下：首先在大型鑄件的關(guān)鍵檢測部位貼上標(biāo)志點(diǎn)，在周圍均勻布置編碼點(diǎn)（圖1），用高清晰數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行全方位拍照，把全部照片導(dǎo)入到DigiMetric軟件進(jìn)行計(jì)算，獲得所有標(biāo)志點(diǎn)的3D坐標(biāo)，然后導(dǎo)入產(chǎn)品的CAD 模型數(shù)據(jù)，并進(jìn)行3D對比，對比結(jié)果以色帶分布直觀顯示。此時(shí)還可以在待檢測的關(guān)鍵點(diǎn)部位進(jìn)行拖拽，即可獲得該點(diǎn)的誤差數(shù)據(jù)，最后可以導(dǎo)出所需格式的檢測報(bào)告。

天遠(yuǎn)三維攝影測量系統(tǒng)DigiMetric對此類大型工件的3D全尺寸檢測全部流程僅需1h，采用3D攝影測量技術(shù)是如此的快速、靈活、方便，從而輕松地實(shí)現(xiàn)了大型工件的高效、高精度3D全尺寸檢測，為企業(yè)大大提高了工作效率，節(jié)約了產(chǎn)品檢測成本，創(chuàng)造了高效益。

下面以天遠(yuǎn)三維攝影測量系統(tǒng)DigiMetric在大型鋼模3D檢測中的應(yīng)用為例進(jìn)行流程介紹：此案例需要對產(chǎn)品的部分型面進(jìn)行對比，因此在3D攝影測量的基礎(chǔ)上，還需要配合3D掃描儀進(jìn)行精細(xì)掃描，獲取型面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。首先采用天遠(yuǎn)三維攝影測量系統(tǒng)DigiMetric獲得所有標(biāo)志點(diǎn)的3D坐標(biāo)，以此標(biāo)志點(diǎn)3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)為框架，用天遠(yuǎn)三維掃描儀OKIO系列產(chǎn)品進(jìn)行型面的精細(xì)3D掃描，從而得到型面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和標(biāo)志點(diǎn)框架數(shù)據(jù)。然后導(dǎo)入產(chǎn)品的CAD 模型數(shù)據(jù)，并進(jìn)行3D對比（圖2、3），可以對比型面數(shù)據(jù)，亦可比對關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，還可進(jìn)行2D截面分析，這些對比結(jié)果以色帶分布直觀顯示。

以上是對鑄件、鋼模和鋼模型面的3D檢測過程和檢測結(jié)果，能夠快速精確地進(jìn)行車間生產(chǎn)現(xiàn)場3D測量及檢測，不需要對大型工件進(jìn)行費(fèi)力的搬運(yùn)和吊裝，大大提高工廠檢測和生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。