TRITOP 光学坐标量测系统

1、原厂简介

TRITOP非接触式三维扫描仪是由德国的GOM ( Gesellschaft für Optische Messtechnik mbH )所设计及生产。Gom在1990成立,迄今已有二十多年的时间,在欧洲地区已有6个分公司,全球超过30个经销据点。

2、系统简介

TRITOP是一套工业用,非接触式三维扫描仪,其最主要目的是撷取标签点的3D坐标,快速且精确的把标签点的3D坐标计算出来,现在的应用有变型分析(Deformation Analysis)、在线质量控制(On-site Quality Control)…等等。

3、TRITOP原理

TRITOP是以一手持式的高阶数字相机,对被测物拍摄数字相片,藉由2D数字相片影像的迭合,来撷取被测物的3D坐标,而这项移动式的技术在对于撷取被测物的3D坐标、质量控制(Inspection)及变型分析(Deformation)上都能够有效的节省量测时间。

在一开始进行量测之前,先会在物体贴上标签点,再用高阶数字相机进行拍摄,在拍摄过程中,会拍摄许多不同的角度的影像,将这些影像读入至TRITOP软体,因为每一张影像的拍摄角度不同,藉由每一张影像不同的角度,透过三角测距的方式,TRITOP软件自动的将这些影像结合起来经过运算之后,就可得到每一个标签点圆心的3D坐标(如右图)。

而TRITOP对于被测物的大小是没有限制,甚至是20M大的对象,都可以量测,所以量测的范围也是没有限制的,而同步处理标签点的数量,可以一次处理数千个卷标点的数据。

4、TRITOP的特性

  • 采用专业的数字相机,可以手持拍照:采用单眼高阶的数字相机来拍摄,以手持的方式拍摄,而在拍摄时无环境限制。
  • 容易且快速的撷取数字影像:拍摄过程非常简易,而且拍摄速度很快,就像平常在拍照一样,使用者非常容易上手。
  • 具亲和力的操作接口简单:简易的操作接口让使用者无须花很多时间才能学习,而简易的接口更便于使用人员建立及培养
  • 自动计算影像,无人为因素的考虑:拍摄完成后影像的迭合都是交由计算机自动去运算,使用者无需透过手动的方式来完成影像的迭合。
  • 可量测弹性体:因为非接触式的量测,所以不会受限于弹性或软性的被测物。
  • 具备高移动性:整套TRITOP三维扫描仪系统的组件很少,所有的组件只需收纳至两个保护箱且搭配笔计型计算机,更具备了高移动性,便于携带至所需要去拍摄的地点。
  • 影像无线传输:透过影像无线传输的功能,拍摄过程可以更有效,不会浪费时间影像传记忆卡输入至计算机的时间,影像容量也不会有受限记忆卡容量的问题
  • 量测范围大,从0.1M~20M大小的物体:透过调整数字相机镜头的焦距,小到0.1M大到20M的东西都可拍摄。
  • 所量测后的数据可与CAD做比对:TRITOP也可将CAD输入,透过RPS(Reference Points System)的定位,可以快速的进行检测(On-site Quality Control)。
  • 可搭配Tritop-adapter使用:搭配Tritop-adapter能够量测被测物的孔位中心、边缘、圆柱与平面交点、内螺纹中心、圆球中心…等等。

TRITOP工作流程

A、贴标签点

将卷标点贴于对象表面。而标签点后面有背胶,方便黏贴于对象表面。

B、拍摄数字影像
使用高阶单眼数字相机拍摄,无环境因素的限制。
C、自动运算结果
将所拍摄的数字影像输入至TRITOP,TRITOP会自动将影像结合及运算,毋需以手动的方式结合影像。
D、拍摄结果
绿色点为标签点的中心位置,黄色的小相机为数字相机所拍摄影像时的角度。此外将CAD输入至TRITOP可以与标签点比对。
6、TRITOP应用领域

  • TRITOP与ATOS整合应用:TRITOP三维扫描仪可与ATOS三维扫描仪整合于大型被测物点群数据量测。
  • 钣金及白车身的检测:TRITOP搭配TRITOP-Adapter,可量测圆孔中心、内螺纹孔中心、钣金件边缘、圆柱及圆柱底面的交点…等等。
  • 大型物件的检测:因TRITOP不会受限于被测物的大小,故可应用于大型对象的检测。
  • 检治具的确认
  • 管线类对象的尺寸确认:TRITOP可以在物体表面上描绘出3D的线段,可以很快的将管线类的外型撷取出来。
  • 变形分析(Deformation Analysis):变形分析最主要是要测量不同环境或是不同条件的情况下,把被测物的变形程度做一个量化,最终能够有效的掌握所生产对象的质量。

 


 

7、应用实例介紹

7-1、应用实例之车门变形分析(Deformation Analysis)

在还未有温度的增加时,先把标签点的圆心的3D坐标撷取出来,接着把在每一阶段温度变化之后的点的3D坐标撷取出来,将这几个不同阶段的标签点以相同的基准来定位,在相同的基准之下,标签点圆心距离的差异就是,车门在不同气候条件下的改变量。

下图是将车门放至气候模拟室,设定不同条件的气候因素,看车门的变形量

下图红圈为没有变形的区域,故为在不同气候条件下所要定位的基准。

下图为不同条件下所呈现出来的误差(撷取自其中某一阶段的误差分布)

7-2、应用实例之卫星天线重力变形测试(Load Tests)

此应用实例是测试卫星天线在水平及垂直状态的变形量,以便能够更清楚知道卫星天线实际变形量为多少。

下图左是以卫星天线为垂直状况进行拍摄,图右是以卫星天线为水平状况进行拍摄。

下图是两阶段在X方向的变化量


7-3、应用实例之车体钣金焊接治具的检测(TRITOP-Adapter)

车体钣金焊接治具的检测本身就存在着一定的困难度,较小型的还能够运至三次元量测室去做< title="產品檢測">产品检测,较大型的治具本身就无法移动,所以在检测的困扰度就相对的提高许多。透过TRITOP光学量测< id="result_box" lang="zh-CN">仪手持拍摄的特性加上搭配TRITOP-Adapter,对于整个车体钣金焊接治具的检测就不再是问题了,因为TRITOP能够将标签点的圆心撷取出来,所以只需在所以知道的区域贴上卷标点,像是:定位用的平面、夹持区域…等等,藉由TRITOP-Adapter可以量测螺纹孔的中心点位置、圆柱及平面的交点…等等,所以在所有治具要检测的项目,都可以透过TRITOP搭配TRITOP-Adapter来检测。

以下图片是TRITOP-Adapter的检测项目及拍摄过程

8、结论

TRITOP是一套稳定且又方便的三维扫描仪,无论是在软件或是硬件的研发以达到一个成熟的阶段,当中好学易懂的使用者接口、高稳定度及高精度,在两岸三地获了广泛的好评。

而马路科技顾问公司在两岸共有6个据点(台北、台中、台南、北京、上海昆山及东莞),任何情况的支持与服务需求,马路科技马上可提供最快速的后勤支持,以最坚强的技术来完成客户的需求。


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