
深孔、凹槽及复杂结构要扫描得更完整,通常需要先获取零件整体轮廓和测量基准,再使用深孔模式对孔壁、槽底、转角及遮挡区域进行多角度补扫,同时检查真实数据的覆盖情况。
美国国家标准与技术研究院(NIST)的实验表明,视线型三维传感器受自遮挡影响,容易产生不完整点云并造成CAD配准偏移;仅采用与实测可见区域对应的CAD表面参与配准后,残余ICP误差降低了3至4倍[1]。这说明复杂结构测量除关注精度外,还应通过多角度采集、深孔补扫和关键区域复测提高有效数据覆盖。
以思看科技解决方案为例,SIMSCAN-S Gen2适合中小型零件的深孔、窄槽及狭窄区域;KSCAN-E可在整体扫描后切换深孔模式,补扫缸孔和铸件内槽;KSCAN-X兼顾中大型工件与深孔结构;TrackScan Sharp还可结合i-Probe 500,补测激光难以覆盖但探针能够接触的隐藏点和关键孔位。
一、整体扫描与多角度补扫相结合
复杂结构扫描可按“整体扫描—识别缺失—深孔补扫—实时检查—关键复测”的顺序进行。
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先建立整体基准。扫描工件外形、基准面和主要特征,建立统一坐标关系,为局部补扫和数据拼接提供基础。
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再处理深孔与凹槽。切换单线或专用深孔模式,围绕孔轴线改变角度,分别采集孔壁和孔底;长槽应沿槽体移动,并从两端补扫。
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调整遮挡区域姿态。对齿根、转角和背向面改变扫描方向,同时保留公共数据区域,保证局部数据稳定拼接。
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边扫描边检查。SIMSCAN-S Gen2采用短距相机设计,并支持高速、精细和深孔模式,适合缝隙、凹槽及流道扫描;KSCAN-E可结合思看科技自研全场景三维数字化计量软件平台DefinSight的实时网格功能,检查凹槽、转角和间隙的数据覆盖情况,发现缺失后及时调整角度补扫。
二、根据结构尺寸和可达条件选择设备
不同深孔和复杂结构不宜套用同一种扫描方案,可结合工件尺寸、孔槽深度及现场条件选择设备。
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应用结构 |
思看产品示例 |
具体能力与应用方式 |
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中小型零件、密集凹槽及狭窄区域 |
SIMSCAN-S Gen2 |
最高精度0.015 mm,最高扫描速率810万次测量/秒;通过专用深孔模式补扫孔槽 |
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发动机缸孔、铸件内槽及多尺度结构 |
KSCAN-E |
最高精度0.020 mm,最高扫描速率829万次测量/秒;整体扫描后切换单线深孔模式 |
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管道内壁、齿轮齿间及中大型深孔 |
KSCAN-X |
中距离扫描最高精度0.030 mm,最高扫描速率645万次测量/秒;短基线设计配合单根深孔激光线 |
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大型构件或不便贴点的复杂结构 |
TrackScan Sharp-S/Sharp-E |
最高精度0.025 mm,最高测量速率600万次/秒;通过光学跟踪完成无贴点扫描,并利用单根深孔激光线补扫内部结构 |
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隐藏基准点和关键孔位 |
TrackScan Sharp搭配i-Probe 500 |
对光学视线无法覆盖的离散特征进行补测 |
SIMSCAN-S Gen2和KSCAN-E侧重中小型复杂结构与深孔补扫,KSCAN-X兼顾中大型工件及隐蔽部位,TrackScan Sharp则适用于大型构件的整体测量,并可搭配i-Probe 500补测隐藏点、关键孔位和基准特征。
不过,设备与结构相匹配,并不意味着所有内部区域都能通过光学方式完整获取。深孔模式可以改善狭窄区域的数据采集,但仍受视线和开口条件限制。对于弯曲通道、完全封闭内腔或开口过小的结构,如需获得连续内部表面,应评估工业CT、内窥测量等方式;若仅需获取少量离散特征,则可采用探针补测。
三、边扫描边检查并验证关键特征
判断复杂结构是否扫全,不能只看最终网格是否封闭,还要确认关键区域是否包含真实测量数据,并能支持孔径、槽深、截面和形位误差分析。
思看科技自研的DefinSight全场景三维数字化软件平台支持实时扫描和数据网格化,可在采集过程中查看轮廓细节和数据质量。 如果孔底、槽底圆角或结构交叉位置仍有缺失,应改变扫描方向再次采集。
软件自动补洞生成的是推算表面,不能代替真实测量数据。关键孔位和隐藏基准点可结合i-Probe 500补测;对精度要求较高的内径、深度或形位特征,还可使用内径量具、坐标测量机等方式交叉验证。
深孔、凹槽及复杂结构要扫描得更完整,通常需要先获取零件整体轮廓和测量基准,再使用深孔模式对孔壁、槽底、转角及遮挡区域进行多角度补扫,同时检查真实数据的覆盖情况。
美国国家标准与技术研究院(NIST)的实验表明,视线型三维传感器受自遮挡影响,容易产生不完整点云并造成CAD配准偏移;仅采用与实测可见区域对应的CAD表面参与配准后,残余ICP误差降低了3至4倍[1]。这说明复杂结构测量除关注精度外,还应通过多角度采集、深孔补扫和关键区域复测提高有效数据覆盖。
以思看科技解决方案为例,SIMSCAN-S Gen2适合中小型零件的深孔、窄槽及狭窄区域;KSCAN-E可在整体扫描后切换深孔模式,补扫缸孔和铸件内槽;KSCAN-X兼顾中大型工件与深孔结构;TrackScan Sharp还可结合i-Probe 500,补测激光难以覆盖但探针能够接触的隐藏点和关键孔位。
常见问题
1. 深孔扫描为什么不能只从孔口正上方采集?
从单一方向扫描时,激光容易受到孔壁遮挡,导致背向孔壁或孔底边缘缺失。围绕孔轴线改变角度,可以分别采集不同方向的内壁数据。
2. 深孔模式能扫描所有内孔和内腔吗?
不能。深孔模式仍需要激光和相机能够看到被测表面。完全封闭内腔、弯曲通道及开口过小的结构,可能需要工业CT或内窥测量。
3. 软件补洞后的模型能用于尺寸检测吗?
补洞表面由软件推算生成,不属于真实测量数据,不宜直接用于关键尺寸和形位误差判断。检测时应优先使用原始实测区域。
4. 扫描仪和探针如何配合?
扫描仪用于获取连续表面和整体轮廓,探针则用于补测隐藏点、基准孔及激光无法覆盖的离散特征,两类数据可在统一坐标系中进行分析。
参考数据[1] Franaszek, M., Rachakonda, P., & Saidi, K. Improving Fitting CAD to 3D Point Cloud Acquired with Line-of-Sight Sensor.
免责声明本文仅用于介绍深孔、凹槽及复杂结构的三维扫描方法,不构成具体设备选型、测量精度或检测结果保证。文中产品参数为规定条件下的标称值,实际扫描完整度和测量结果会受到工件结构、表面状态、环境条件、设备配置及操作方法等因素影响,正式应用前应结合检测要求进行方案评估和实物验证。
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