聚焦精密测量 揭秘蔡司条纹投影扫描技术"黑科技"

上海2024年12月9日 /美通社/ -- 随着产业升级的加速，智能化与数字化在各行各业中愈发重要，推动很多领域逐步实现从二维向三维的跃迁。在此背景下，三维数据采集的需求不断增加。光学三维测量技术可帮助快速获取高精度三维数据，构建精准数字孪生模型，对工业生产质量控制及产品信息数字化至关重要，目前已被众多企业采用。条纹投影扫描技术作为光学三维测量技术的代表，凭借其精准、高效、全域测量等优势，成为汽车、电子、能源、医疗等行业不可或缺的精密测量工具。蔡司在条纹投影扫描技术方面有着数十年的经验积累，蔡司技术团队专家介绍了该技术助力用户实现提质增效的"秘籍"。 

条纹投影扫描的基本原理是三角测量法，即通过两个已知观测点可计算获取被测点距离。根据这一原理，条纹投影扫描通过投影单元将结构化条纹光栅投射到测量对象表面，再通过至少一个带有传感器的相机捕捉这些条纹图案，并进行解码计算，从而获取物体表面的三维信息。

图一：三角测量法

蔡司的条纹投影扫描系统在单次测量中使用固定拍照方式，并应用外差法原理进行结构光编码，有效减少了成像过程中的随机误差，缩短了测量时间，提升了数据稳定性和扫描效率。其中，ATOS扫描系列采用三重扫描原理，即除了两个相机会构成三角测量单元，每个相机还会单独与投影单元构成三角测量单元。这意味着一次扫描即可同步捕获被测物体的三组数据，可更加快速地获取细节特征和沟槽等隐藏区域的关键信息，并且通过三组数据相互验证获得更多测量冗余数据，提升数据稳定性。同时，相机的固定式拍照方式也能减少人为干预，提高数据质量。

图二：三重扫描原理

ATOS扫描系统单次测量时间大约0.2秒，即可得到1200万个数据点，表现出高测量点密度、高分辨率、高精度、高测量速度、抗干扰性强的特点，并可实时监测测量转换精度，跟踪自身位置以及测量时的温度、光线等环境变化，自动进行补拍和修正，从而实现高质量数据采集。单幅扫描之间通过全局精细对齐，可进一步消除单次测量之间差异的影响，更真实地还原部件表面数据。

图三：自我监控

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从小巧的精密零件，到大型钣金件，测量对象的尺寸差异巨大。蔡司条纹投影扫描系统的单幅测量范围覆盖从50mm到2000mm，可根据不同应用需求灵活选择测量范围，完成从小型到大型部件的各种测量任务。无论是钣金、注塑还是铸造部件，都可以应用蔡司扫描系统进行测量。用户由于对检测效率、精度的多种不同要求，可能需要配置不同的解决方案，以寻求成本和效益的平衡。蔡司条纹投影扫描系统可以搭配成熟的手动，半自动或全自动扫描系统，用强大的扩展性让用户拥有更大的自我掌控和灵活选择空间。

图四：自动化扫描

蔡司条纹投影扫描系统配合一站式的ZEISS INSPECT软件可以应对各项复杂的检测和测量任务：从全表面偏差检测、截面检测的轮廓对比分析，到材料厚度检测、关键尺寸分析、GD&T检测的多种尺寸分析任务，还可以完成部件间的装配分析等虚拟分析工作。此外，具有探针测量、反投影、实时跟踪等多样化功能，广泛适用于各种应用场景。

图五：测量结果分析

条纹投影扫描能够在质量控制、逆向工程、文物保护、教学科研、虚拟现实等领域发挥巨大的作用，尤其在质量控制方面，众多企业已将其作为标准质量检测手段，为从研发到批量生产的完整链条提供质量保障。蔡司条纹投影扫描系统实现了高效的数据采集、优质的数据质量以及可追溯的测量结果，凭借独特优势全面满足工业用户的高端计量需求，为用户达成转型和提质目标提供动力。