先进制造中的数字化测量技术PPT精品文档
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(优选)制造装备数字化技术及发展趋势ppt
中 科国 学院院士：熊有
制造军用机,民用机,直升机，需要重型机床：
用于飞机制造数控重型机床
飞机制造： 需要多坐标、高速、刚性好、功率大的数控龙门
铣、床身式立铣、用来加工整体构件（如大型整 体壁板、整体框等）、钛合金、复合材料结构件 以及其它高强度合金钢的梁、肋。
需要数控立式车床和立式车削中心、立式铣削加 工中心、立卧转换加工中心、数控镗铣床、高效 专用叶片加工中心、用于发动机整体机匣、整体 叶轮和叶盘等结构件和各种复杂型面的叶片的加 工。
一、现代制造—数字制造
1.现代制造：已成为包括社会、经济、人文等多种综合因
素共同作用 的制造行为，现代制造分为狭义与广义制造 狭义制造：产品的机械工艺过程或机械加工过程 广义制造：
（1）在领域方面：将可用资源（包括 物质，能源等）转化为 可使用的工业品和生 活消费品的产业；
（2）分士析，：熊有
DL系列重型数控卧车
4.2米 DL210型重型数控卧车
数控双柱立式车床系列
立车/车削镗铣中心 (双工作台式)
加工螺旋浆叶面需要数控铣镗床
是当代重大型工件，特别是能源、冶金、交通、工程 机械、国防重大型工件加工非常重要的工艺装备，配备 多座标铣头等功能部件，可完成加工空间曲面的5轴联 动工序，如螺旋浆叶面加工。 数控卧式镗床:主轴直径在Φ90-120mm之间。
以制造为对象，以现代制造科学和技术为基础 应用数字技术对制造所涉及的所有对象和活动进行 表达，处理和控制，具有信息化网络化智能化集成 化自动化和可视化等特征。
数控机床的诞生和不断发展构成了制造业造数 字化的一个十分重要的基础，数字制造的概念就是
从数字控制机床衍生而来。
中 科国 学院院士：熊有
3.数字制造体系结构
制造军用机,民用机,直升机，需要重型机床：
用于飞机制造数控重型机床
飞机制造： 需要多坐标、高速、刚性好、功率大的数控龙门
铣、床身式立铣、用来加工整体构件（如大型整 体壁板、整体框等）、钛合金、复合材料结构件 以及其它高强度合金钢的梁、肋。
需要数控立式车床和立式车削中心、立式铣削加 工中心、立卧转换加工中心、数控镗铣床、高效 专用叶片加工中心、用于发动机整体机匣、整体 叶轮和叶盘等结构件和各种复杂型面的叶片的加 工。
一、现代制造—数字制造
1.现代制造：已成为包括社会、经济、人文等多种综合因
素共同作用 的制造行为，现代制造分为狭义与广义制造 狭义制造：产品的机械工艺过程或机械加工过程 广义制造：
（1）在领域方面：将可用资源（包括 物质，能源等）转化为 可使用的工业品和生 活消费品的产业；
（2）分士析，：熊有
DL系列重型数控卧车
4.2米 DL210型重型数控卧车
数控双柱立式车床系列
立车/车削镗铣中心 (双工作台式)
加工螺旋浆叶面需要数控铣镗床
是当代重大型工件，特别是能源、冶金、交通、工程 机械、国防重大型工件加工非常重要的工艺装备，配备 多座标铣头等功能部件，可完成加工空间曲面的5轴联 动工序，如螺旋浆叶面加工。 数控卧式镗床:主轴直径在Φ90-120mm之间。
以制造为对象，以现代制造科学和技术为基础 应用数字技术对制造所涉及的所有对象和活动进行 表达，处理和控制，具有信息化网络化智能化集成 化自动化和可视化等特征。
数控机床的诞生和不断发展构成了制造业造数 字化的一个十分重要的基础，数字制造的概念就是
从数字控制机床衍生而来。
中 科国 学院院士：熊有
3.数字制造体系结构
数字化制造技术PPT课件
9
数字化制造技术的意义和作用
精确地预测和评价产品的 1.可制造性、加工时间、制造周期、生产成本、零件的加工 质量、产品质量 2.制造系统运行性能零件和产品的可制造性分析 3.生产规划与工艺规划的评价与确认 4.敏捷企业和分散化网络生产系统中合作伙伴的选择 5.生产过程和制造系统设计与优化网上制造资源的查询与优 选低成本的人员培训工具
13
4. CAD（计算机辅助设计）软件的出现
1963年于美国出现了cad 的商品 化的计算机绘图设备，进行二维绘图。
70年代，发展出现了三维的 cad表现 造型系统，中期出现了实体造型。
14
5. FMS（柔性制造系统）系统的出现 1967年，美国实现了多台数控机床
连接而成的可调加工系统，最初的FMS （Flexible manufacturing system）
23
吊车车仓CAD
24
UG辅助液压管路设计
25
2. CAE---计算机辅助工程分析
CAE 指有限元分析和机构的运动学及动 力学分析。
有限元分析可完成力学分析；场分析；频率 响应和结构优化等。
机构分析能完成机构内零部件的位移、速度、 加速度和力的计算，机构的运动模拟及机构 参数的优化。
26
27
19
RP系统综合了机械工程、CAD、数控技术， 激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、 快速、精确地将设计思想物化为具有一定功 能的原型或直接制造零件，从而可以对产品 设计进行快速评价、修改及功能试验，有效 地缩短了产品的研发周期。
20
将数字化模型（CAD）快速制成样品
21
三、数字化制造的主要内容
其中的数控编程主要是发展自动编程技术。这种编 程技术是由编程人员将加工部位和加工参数以一种 限定格式的语言(自动编程语言)写成所谓源程序， 然后由专门的软件转换成数控程序。
数字化制造技术的意义和作用
精确地预测和评价产品的 1.可制造性、加工时间、制造周期、生产成本、零件的加工 质量、产品质量 2.制造系统运行性能零件和产品的可制造性分析 3.生产规划与工艺规划的评价与确认 4.敏捷企业和分散化网络生产系统中合作伙伴的选择 5.生产过程和制造系统设计与优化网上制造资源的查询与优 选低成本的人员培训工具
13
4. CAD（计算机辅助设计）软件的出现
1963年于美国出现了cad 的商品 化的计算机绘图设备，进行二维绘图。
70年代，发展出现了三维的 cad表现 造型系统，中期出现了实体造型。
14
5. FMS（柔性制造系统）系统的出现 1967年，美国实现了多台数控机床
连接而成的可调加工系统，最初的FMS （Flexible manufacturing system）
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吊车车仓CAD
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UG辅助液压管路设计
25
2. CAE---计算机辅助工程分析
CAE 指有限元分析和机构的运动学及动 力学分析。
有限元分析可完成力学分析；场分析；频率 响应和结构优化等。
机构分析能完成机构内零部件的位移、速度、 加速度和力的计算，机构的运动模拟及机构 参数的优化。
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27
19
RP系统综合了机械工程、CAD、数控技术， 激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、 快速、精确地将设计思想物化为具有一定功 能的原型或直接制造零件，从而可以对产品 设计进行快速评价、修改及功能试验，有效 地缩短了产品的研发周期。
20
将数字化模型（CAD）快速制成样品
21
三、数字化制造的主要内容
其中的数控编程主要是发展自动编程技术。这种编 程技术是由编程人员将加工部位和加工参数以一种 限定格式的语言(自动编程语言)写成所谓源程序， 然后由专门的软件转换成数控程序。
汽车制造业中的数字化测量
汽车制造业中的数字化测量
关键技术——测量系统校准
•传感 器坐标 系
•经纬仪 测量坐标 系
•测量系 统坐标系
•
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保证精度；在现场进行
汽车制造业中的数字化测量
•各坐标系统演示
•摄 象 机 坐 标 系
•传 感 器 坐 标 系
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•工
件
坐
标
系
•传
感
器
坐
•系
标
统
系
坐
标
系
汽车制造业中的数字化测量
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汽车制造业中的数字化测量
•技术指标：
传感器分辨率： 0.01mm 传感器测量不确定度：0.1mm 测量时间：<1s（每个传感器） 具有定位补偿功能
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汽车制造业中的数字化测量
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汽车制造业中的数字化测量
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汽车制造业中的数字化测量
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汽车制造业中的数字化测量
•使用效果：
南汽曾统计，使用视觉测量系统比传统 方法效率提高百倍以上，单台车身测量 成本由千元降至十元以下 JETTA焊装线将测量系统作为产品改型中 夹具调试的依据 一汽新型重卡采用视觉测量系统严把新 产品质量关
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汽车制造业中的数字化测量
（二） 移动式机器人视觉
•骨干
•局域网用户 •视觉检测工作站
•中心交换机 •网络中心
•网络管理
•Internet •OA服务器 •应用服务器群
汽车制造业中的数字化测量
关键技术——视觉传感器
•P
•P
•单光条视觉传感器 •多光条视觉传感器
数字化制造ppt课件
方法：尺寸树法 利用树形图抽象地描述各表面间的尺寸关系，如下图 尺寸树如图
（a）按照工序尺寸构造；（b)按照设计尺寸和余量构造
2021精选ppt
24
第四节：工艺决策技术
S:设计尺寸 Z:加工余量 A:工序尺寸 设计基准：②
定位基准：④
图3-4.10
2021精选ppt
25
（a第）按四照工节序尺：寸构工造艺； 决策（技b）术按照设计尺寸和余量构造
2021精选ppt
13
工艺决策技术
（2）主要加工表面的安排：
主要加工表面：一般指精度或表面质量要求比较高的表面。如箱体 零件的主轴孔、孔系和底平面一般是主要表面。 加工表面的安排的一般原则：以主要表面的加工顺序为主干，将其他 表面的加工适当穿插其间。 先面后孔、先粗后精 （3）热处理工序与辅助工序的安排：
2021精选ppt
6
工艺决策技术
尺寸精度>0.1mm
T
尺寸精度<0.1mm
T
T
位置度>0.1mm
T
T
位置度<0.1mm
T
钻孔 铰孔
×
1
1
2
镗孔
2
设计决策表时，考虑：
选择孔加工方法的决策表
完整性：不完整会产生不正确的动作
精确化：明确阐明已规定的原始规则
冗余度：出现两条规则有同样的动作，而它们的条件重叠
加工方法决策：加工能力，预加工要求等
工艺决策内容和过程如下图
2021精选ppt
2
工艺决策技术
确定毛 坯类型
确定表面 特征元素
工艺设计
制定工 艺流程
工序设 计
表示 工件 材料 类别
（a）按照工序尺寸构造；（b)按照设计尺寸和余量构造
2021精选ppt
24
第四节：工艺决策技术
S:设计尺寸 Z:加工余量 A:工序尺寸 设计基准：②
定位基准：④
图3-4.10
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（a第）按四照工节序尺：寸构工造艺； 决策（技b）术按照设计尺寸和余量构造
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工艺决策技术
（2）主要加工表面的安排：
主要加工表面：一般指精度或表面质量要求比较高的表面。如箱体 零件的主轴孔、孔系和底平面一般是主要表面。 加工表面的安排的一般原则：以主要表面的加工顺序为主干，将其他 表面的加工适当穿插其间。 先面后孔、先粗后精 （3）热处理工序与辅助工序的安排：
2021精选ppt
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工艺决策技术
尺寸精度>0.1mm
T
尺寸精度<0.1mm
T
T
位置度>0.1mm
T
T
位置度<0.1mm
T
钻孔 铰孔
×
1
1
2
镗孔
2
设计决策表时，考虑：
选择孔加工方法的决策表
完整性：不完整会产生不正确的动作
精确化：明确阐明已规定的原始规则
冗余度：出现两条规则有同样的动作，而它们的条件重叠
加工方法决策：加工能力，预加工要求等
工艺决策内容和过程如下图
2021精选ppt
2
工艺决策技术
确定毛 坯类型
确定表面 特征元素
工艺设计
制定工 艺流程
工序设 计
表示 工件 材料 类别
数字化测图ppt课件
14
点 线
面
15
(2)图形表示 在栅格结构中，地表被分成相互邻接、规则排列的矩形方块(特殊 的情况下也可以是三角形或菱形、六边形等)，每个地块与一个栅格单 元相对应。也就是说栅格结构用密集正方形(或三角形，多边形)将地 理区域划分为网格排列。 位置由行、列号定义，属性为栅格单元的值。 点：由单个栅格表达。 线：由沿线走向有相同属性取值的一组相邻栅格表达。 面：由沿线走向有站仪自动跟踪模式
31
二、GPS测量模式
GPS美国全球卫星定位系统，它是美国组织研制的用于军事上的导航定位 设备。它定位方法灵活、方便、精度较高，目前应用非常广泛。随着科技的发 展，GPS技术将在普通测量与工程测量中得到进一步的普及应用。近些年推出 的GPS实时动态定位技术(RTK)，能够及时提供测点的三维坐标成果。
46
3. 比例尺精度 正常人眼在图纸上能辨认的最小长度通常认为0.1 mm，那么图上0.1 mm所表 示的实地水平距离 ，称为比例尺精度。即
比例尺精度在测量工作中主要有两个用途：一是根据比例尺精度，可以在 测图时确定量距的精确程度。例如，1:1 000地形图的比例尺精度为0.1 m，测图 时量距的精度只需0.1m，小于0.1m的距离在图上表示不出来。二是当设计规定 了需在图上表示实地最短距离时，根据比例尺精度可以确定测图的比例尺。例 如，欲表示实地最短线段长度为0.5m，根据比例尺精度可推出测图比例尺不得 小于0.1÷（0.5×1000）=1:5000。比例尺愈大，采集的数据信息愈详细，精度要 求就愈高，测图工作量和投资往往成倍增加，因此使用何种比例尺测图，应从 实际需要出发，不应盲目追求更大比例尺的地形图。
目前数据采集的方法主要由野外地面数据采集法、原图数字化法、航 片数据采集法。
点 线
面
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(2)图形表示 在栅格结构中，地表被分成相互邻接、规则排列的矩形方块(特殊 的情况下也可以是三角形或菱形、六边形等)，每个地块与一个栅格单 元相对应。也就是说栅格结构用密集正方形(或三角形，多边形)将地 理区域划分为网格排列。 位置由行、列号定义，属性为栅格单元的值。 点：由单个栅格表达。 线：由沿线走向有相同属性取值的一组相邻栅格表达。 面：由沿线走向有站仪自动跟踪模式
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二、GPS测量模式
GPS美国全球卫星定位系统，它是美国组织研制的用于军事上的导航定位 设备。它定位方法灵活、方便、精度较高，目前应用非常广泛。随着科技的发 展，GPS技术将在普通测量与工程测量中得到进一步的普及应用。近些年推出 的GPS实时动态定位技术(RTK)，能够及时提供测点的三维坐标成果。
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3. 比例尺精度 正常人眼在图纸上能辨认的最小长度通常认为0.1 mm，那么图上0.1 mm所表 示的实地水平距离 ，称为比例尺精度。即
比例尺精度在测量工作中主要有两个用途：一是根据比例尺精度，可以在 测图时确定量距的精确程度。例如，1:1 000地形图的比例尺精度为0.1 m，测图 时量距的精度只需0.1m，小于0.1m的距离在图上表示不出来。二是当设计规定 了需在图上表示实地最短距离时，根据比例尺精度可以确定测图的比例尺。例 如，欲表示实地最短线段长度为0.5m，根据比例尺精度可推出测图比例尺不得 小于0.1÷（0.5×1000）=1:5000。比例尺愈大，采集的数据信息愈详细，精度要 求就愈高，测图工作量和投资往往成倍增加，因此使用何种比例尺测图，应从 实际需要出发，不应盲目追求更大比例尺的地形图。
目前数据采集的方法主要由野外地面数据采集法、原图数字化法、航 片数据采集法。
最新数字化设计与先进制造系统.教学讲义PPT课件
31
1.2.2 CIMs目标
(1)缩短产品开发、生产周期，快速响应市场：以
时间求效益，以速度求竞争，占领市场。
(2)降低产品成本，减少库存：以成本求效益，以
价格求竞争，占领市场。
(3)提高产品质量：以质量求效益，以质量求竞争，
赢得信誉，占领市场。
(4)增加生产柔性，提高设备利用率：以最小资源
获最大效益，向设备要效益。
CE不能称之为生产模式， 而是一种新的产品开发
模式
15
管理信息系统
办公自动化系统
用户
CAD/CAM应用系统
应用系统 集成工具
项目 管理
工作流 管理
用户接口层
数据与文档 管理
查看与 注释
图像 管理
应用层
设计的再利用 与零部件建库
产品结构与 变更管理
通信服务、计算服务、描述服务、安全服务、数据服务…… 计算机、操作系统、通信网络、异构分布式数据库及数据库接口……
• 快速原型
• 柔性制造 Flexible Manufacturing
• 拟实加工
• 绿色生产 Clean (Green) Manufacturing
• 自动化技术、检测技术
• 集成制造技术
10
绿色生产 Clean (Green) Manufacturing
绿色产品是指生产过程及其本身节能、节水、低污染、 低毒、可再生、可回收的一类产品，它也是绿色科技 应用的最终体现。
流水生产 (line)
需求量大 标准 大 少 产品 价格 小 少 强 小 步进式 集权 正式
大量生产 (mass)
需求量大 标准 很大 单一 产品 价格
几乎没有 少 很强 很小
换代式 集权 科层
1.2.2 CIMs目标
(1)缩短产品开发、生产周期，快速响应市场：以
时间求效益，以速度求竞争，占领市场。
(2)降低产品成本，减少库存：以成本求效益，以
价格求竞争，占领市场。
(3)提高产品质量：以质量求效益，以质量求竞争，
赢得信誉，占领市场。
(4)增加生产柔性，提高设备利用率：以最小资源
获最大效益，向设备要效益。
CE不能称之为生产模式， 而是一种新的产品开发
模式
15
管理信息系统
办公自动化系统
用户
CAD/CAM应用系统
应用系统 集成工具
项目 管理
工作流 管理
用户接口层
数据与文档 管理
查看与 注释
图像 管理
应用层
设计的再利用 与零部件建库
产品结构与 变更管理
通信服务、计算服务、描述服务、安全服务、数据服务…… 计算机、操作系统、通信网络、异构分布式数据库及数据库接口……
• 快速原型
• 柔性制造 Flexible Manufacturing
• 拟实加工
• 绿色生产 Clean (Green) Manufacturing
• 自动化技术、检测技术
• 集成制造技术
10
绿色生产 Clean (Green) Manufacturing
绿色产品是指生产过程及其本身节能、节水、低污染、 低毒、可再生、可回收的一类产品，它也是绿色科技 应用的最终体现。
流水生产 (line)
需求量大 标准 大 少 产品 价格 小 少 强 小 步进式 集权 正式
大量生产 (mass)
需求量大 标准 很大 单一 产品 价格
几乎没有 少 很强 很小
换代式 集权 科层
汽车制造业中的数字化测量
数字制造、逆向工程、虚拟制造等先 进工艺都离不开精密测量，尤其是三维测 量。
美国、日本等汽车工业发达国家，在 汽车制造行业，用于计量测试的费用占成 本的10%左右。
广东工贸职业技术学院
现代制造技术
20世纪80年代，美国国家标准局就预计， 检测任务的90%将由视觉检测（数字测量） 系统来完成。
全程质量视觉检测
3.2 电阻式传感器
案例：冲床生产记数 和生产过程监测
现代制造技术
广东工贸职业技术学院
3.2 电阻式传感器 案例：机器人握力测量
现代制造技术
广东工贸职业技术学院
3.2 电阻式传感器 案例：振动式地音入侵探测器
现代制造技术
适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打 洞、爆破等破坏行为均可及时发现。
广东工贸职业技术学院
现代制造技术
系统校准演示
广东工贸职业技术学院
测量数据曲线
（JETTA改型中夹具调整的 依据）
现代制造技术
广东工贸职业技术学院
现代制造技术
直方图统计
测量结果实时显示
广东工贸职业技术学院
现代制造技术
实时、在线、100％检测 抗干扰能力强、稳定性好，适应生产线环境 测量数据可连续保存5年以上 测量速度快 测量功能易于扩展 基于网络数据库数据管理，数据查询方便 完全自动化操作，无人值守，维护简便
现代制造技术
广东工贸职业技术学院
3.2 电阻式传感器
标准产品
现代制造技术
广东工贸职业技术学院
3.2 电阻式传感器 案例：桥梁固有频率测量
现代制造技术
广东工贸职业技术学院
3.2 电阻式传感器 案例：电子称
现代制造技术
原理 将物品重量通过悬臂梁转化结 构变形再通过应变片转化为电 量输出。
美国、日本等汽车工业发达国家，在 汽车制造行业，用于计量测试的费用占成 本的10%左右。
广东工贸职业技术学院
现代制造技术
20世纪80年代，美国国家标准局就预计， 检测任务的90%将由视觉检测（数字测量） 系统来完成。
全程质量视觉检测
3.2 电阻式传感器
案例：冲床生产记数 和生产过程监测
现代制造技术
广东工贸职业技术学院
3.2 电阻式传感器 案例：机器人握力测量
现代制造技术
广东工贸职业技术学院
3.2 电阻式传感器 案例：振动式地音入侵探测器
现代制造技术
适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打 洞、爆破等破坏行为均可及时发现。
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现代制造技术
系统校准演示
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测量数据曲线
（JETTA改型中夹具调整的 依据）
现代制造技术
广东工贸职业技术学院
现代制造技术
直方图统计
测量结果实时显示
广东工贸职业技术学院
现代制造技术
实时、在线、100％检测 抗干扰能力强、稳定性好，适应生产线环境 测量数据可连续保存5年以上 测量速度快 测量功能易于扩展 基于网络数据库数据管理，数据查询方便 完全自动化操作，无人值守，维护简便
现代制造技术
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3.2 电阻式传感器
标准产品
现代制造技术
广东工贸职业技术学院
3.2 电阻式传感器 案例：桥梁固有频率测量
现代制造技术
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3.2 电阻式传感器 案例：电子称
现代制造技术
原理 将物品重量通过悬臂梁转化结 构变形再通过应变片转化为电 量输出。
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14
各坐标系统演示
摄
象
机
坐
工
标
件
系
坐
传 感
标 系
传
器
感
坐
器
标 系
系 统
坐 标 系
ห้องสมุดไป่ตู้
坐
标
系
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系统校准演示 16
测量数据曲线
（JETTA改型中夹具调整的 依据）
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直方图统计
测量结果实时显示
18
实时、在线、100％检测 抗干扰能力强、稳定性好，适应生产线环境 测量数据可连续保存5年以上 测量速度快 测量功能易于扩展 基于网络数据库数据管理，数据查询方便 完全自动化操作，无人值守，维护简便
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技术指标：
传感器分辨率： 0.01mm 传感器测量不确定度：0.1mm 测量时间：<1s（每个传感器） 具有定位补偿功能
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使用效果：
南汽曾统计，使用视觉测量系统比传统 方法效率提高百倍以上，单台车身测量 成本由千元降至十元以下 JETTA焊装线将测量系统作为产品改型中 夹具调试的依据 一汽新型重卡采用视觉测量系统严把新 产品质量关
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测量 校准
光学测量机 32
OpXpYpZp (xp, yp, zp)
全局控制点
大空间形貌数字拼接
33
视觉测量其它应用
微电子器件封装共面性视觉检测
光平面投射器
摄象机
光学系统
BGA芯片引脚
34
无缝钢管直线度在线视觉检测
应用多个激光线结构光传感器对无缝钢管进行光切,求 出各个光切面中心点的空间三维坐标,通过空间直线拟合和 误差评定算法,由此确定钢管轴线的直线度.
7
（一）固定式多传感器视觉 测量系统
8
视觉传感器
传 送 机 构
定
被测车身
位 机
构
视觉传感器
电气控制 打印
网络控制
图像采集
计算机
网络接口
测量系统框图
9
测量系统结构图
10
测量数据网络共享
车身主焊线
总成检测系统
车间服务器
网络结构、视觉信 息处理与通信、安 全等主要关键技术
其它部门
图例∶
100MB双绞线 楼内光纤 骨干
光纤骨干
质保部
局域网用户 视觉检测工作站
中心交换机
网络中心
网络管理
Internet
OA服务器
应用服务器群
11
关键技术——视觉传感器
P
P
单光条视觉传感器
多光条视觉传感器
12
关键技术——测量系统校准
传感器 坐标系
经纬仪测 量坐标系
测量系统 坐标系
保证精度；在现场进行
13
十字线视觉传感器
立体视觉传感器
被测钢管 截面圆周
无缝钢管
传感器G12
传感器Gm2
传感器Gn2
传感器G11
传感器Gm1
传感器Gn1
35
视觉三维形貌测量
36
视觉三维形貌测量
基于双目立体视觉的便携式激光扫描三维形貌测量系统, 该系统的测头部分安装了5个激光器,将扫描速度提高了5倍, 而且采用两个摄像机同时摄取扫描激光光条图像,避免了对 投射激光的标定过程.根据立体视觉原理,经图像匹配,可计 算得到光条上所有点的空间位置和深度,即被测空间曲面的 三维信息.
4.4 先进制造中的数字化测量
1
利用激光、数字像机、机器人，基于 视觉技术(视觉传感器、测量系统校准、大 尺度的图形拼接、控制网络等技术),实现工 件、部件、总成，如汽车（白车身） 、船 体(分段) 、飞机(部件)等实时、在线、 100%尺寸检测。
2
精密测试技术是先进制造的重要技术 基础之一，是制造的眼睛。
数字制造、逆向工程、虚拟制造等先 进工艺都离不开精密测量，尤其是三维测 量。
美国、日本等汽车工业发达国家，在 汽车制造行业，用于计量测试的费用占成 本的10%左右。
3
20世纪80年代，美国国家标准局就预计， 检测任务的90%将由视觉检测（数字测量） 系统来完成。
全程质量视觉检测 4
主要应用
以汽车制造过程中，车身制造精度的在线
37
数字化造船的“分段”大尺度几何量测量
测量模型示意
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谢谢！
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（二）移动式机器人视觉 测量系统
25
机器人本体
测头
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多机器人视觉测量
27
校准
测量
28
技术指标：
传感器分辨率：0.01mm 传感器测量不确定度：0.05mm 单个特征点测量时间：<2s 具有自校准、误差补偿功能
29
（三）数字像机视觉 测量系统
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运用摄影测量学 中光束平差原理 ，建立全新的空 间坐标测量模型 ，实现空间点三 维坐标的高精度 测量。
测量与监控为例：
• 车身总成尺寸检测 • 车身分总成（侧围、底盘等）及零部
件尺寸检测 • 零部件上冲压孔的数目、尺寸、位置
等参数的检测 • …………
5
主要应用
以汽车制造过程中，车身制造精度的 在线测量与监控为例：
6
视觉检测（数字化测量）主要类型
固定式多传感器视觉测量系统 移动式机器人视觉测量系统 数字像机视觉测量系统
各坐标系统演示
摄
象
机
坐
工
标
件
系
坐
传 感
标 系
传
器
感
坐
器
标 系
系 统
坐 标 系
ห้องสมุดไป่ตู้
坐
标
系
15
系统校准演示 16
测量数据曲线
（JETTA改型中夹具调整的 依据）
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直方图统计
测量结果实时显示
18
实时、在线、100％检测 抗干扰能力强、稳定性好，适应生产线环境 测量数据可连续保存5年以上 测量速度快 测量功能易于扩展 基于网络数据库数据管理，数据查询方便 完全自动化操作，无人值守，维护简便
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技术指标：
传感器分辨率： 0.01mm 传感器测量不确定度：0.1mm 测量时间：<1s（每个传感器） 具有定位补偿功能
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22
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使用效果：
南汽曾统计，使用视觉测量系统比传统 方法效率提高百倍以上，单台车身测量 成本由千元降至十元以下 JETTA焊装线将测量系统作为产品改型中 夹具调试的依据 一汽新型重卡采用视觉测量系统严把新 产品质量关
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测量 校准
光学测量机 32
OpXpYpZp (xp, yp, zp)
全局控制点
大空间形貌数字拼接
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视觉测量其它应用
微电子器件封装共面性视觉检测
光平面投射器
摄象机
光学系统
BGA芯片引脚
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无缝钢管直线度在线视觉检测
应用多个激光线结构光传感器对无缝钢管进行光切,求 出各个光切面中心点的空间三维坐标,通过空间直线拟合和 误差评定算法,由此确定钢管轴线的直线度.
7
（一）固定式多传感器视觉 测量系统
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视觉传感器
传 送 机 构
定
被测车身
位 机
构
视觉传感器
电气控制 打印
网络控制
图像采集
计算机
网络接口
测量系统框图
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测量系统结构图
10
测量数据网络共享
车身主焊线
总成检测系统
车间服务器
网络结构、视觉信 息处理与通信、安 全等主要关键技术
其它部门
图例∶
100MB双绞线 楼内光纤 骨干
光纤骨干
质保部
局域网用户 视觉检测工作站
中心交换机
网络中心
网络管理
Internet
OA服务器
应用服务器群
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关键技术——视觉传感器
P
P
单光条视觉传感器
多光条视觉传感器
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关键技术——测量系统校准
传感器 坐标系
经纬仪测 量坐标系
测量系统 坐标系
保证精度；在现场进行
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十字线视觉传感器
立体视觉传感器
被测钢管 截面圆周
无缝钢管
传感器G12
传感器Gm2
传感器Gn2
传感器G11
传感器Gm1
传感器Gn1
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视觉三维形貌测量
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视觉三维形貌测量
基于双目立体视觉的便携式激光扫描三维形貌测量系统, 该系统的测头部分安装了5个激光器,将扫描速度提高了5倍, 而且采用两个摄像机同时摄取扫描激光光条图像,避免了对 投射激光的标定过程.根据立体视觉原理,经图像匹配,可计 算得到光条上所有点的空间位置和深度,即被测空间曲面的 三维信息.
4.4 先进制造中的数字化测量
1
利用激光、数字像机、机器人，基于 视觉技术(视觉传感器、测量系统校准、大 尺度的图形拼接、控制网络等技术),实现工 件、部件、总成，如汽车（白车身） 、船 体(分段) 、飞机(部件)等实时、在线、 100%尺寸检测。
2
精密测试技术是先进制造的重要技术 基础之一，是制造的眼睛。
数字制造、逆向工程、虚拟制造等先 进工艺都离不开精密测量，尤其是三维测 量。
美国、日本等汽车工业发达国家，在 汽车制造行业，用于计量测试的费用占成 本的10%左右。
3
20世纪80年代，美国国家标准局就预计， 检测任务的90%将由视觉检测（数字测量） 系统来完成。
全程质量视觉检测 4
主要应用
以汽车制造过程中，车身制造精度的在线
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数字化造船的“分段”大尺度几何量测量
测量模型示意
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39
谢谢！
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（二）移动式机器人视觉 测量系统
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机器人本体
测头
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多机器人视觉测量
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校准
测量
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技术指标：
传感器分辨率：0.01mm 传感器测量不确定度：0.05mm 单个特征点测量时间：<2s 具有自校准、误差补偿功能
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（三）数字像机视觉 测量系统
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运用摄影测量学 中光束平差原理 ，建立全新的空 间坐标测量模型 ，实现空间点三 维坐标的高精度 测量。
测量与监控为例：
• 车身总成尺寸检测 • 车身分总成（侧围、底盘等）及零部
件尺寸检测 • 零部件上冲压孔的数目、尺寸、位置
等参数的检测 • …………
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主要应用
以汽车制造过程中，车身制造精度的 在线测量与监控为例：
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视觉检测（数字化测量）主要类型
固定式多传感器视觉测量系统 移动式机器人视觉测量系统 数字像机视觉测量系统