ATOS三维光学扫描检测仪
三维工程设计：三维数据采集
一、数据获取方法的分类 表面数据测量
非接触式
接触式
光学式
三结激计
角构光算
形
光
干
机 视
法法涉图
法法
MRI CT
非光学式 触发式 机械手臂
层超
测
切声
量 测 法波
法量
法
法
二、接触式数据扫描——三坐标测量机CMM
Ø接触测量，点测量 Ø精度几个μm Ø测量速度慢
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6
7
三、非接触式光学扫描——激光扫描测量
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切分窗口 拼接后的整体图像
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数据测量与处理实例
例：汽车覆盖件—— 点云数据的处理 （900,000个点）
原始数据： 体外点，噪 声点
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删除体外点
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删除噪声点
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消除体外点及噪声点后的点云
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效果比较
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数据精简：150,000
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小结
1. 数据扫描方法可以分为接触式和非接触式两大类。 2. 非接触光学扫描是逆向数据采集的主要方法。非接 触光学扫描设备很多，不同的扫描设备，虽然由于扫 描的原理不同，扫描软件操作方法不同，但扫描的宗 旨是相同的，就是使在不同视觉的扫描数据能够拼合 成所要的数据模型。
Ø非接触测量，线测量 Ø精度几十个μm Ø测量速度较快
三、非接触式光学扫描——激光扫描测量
牙颌的点云和反求
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艺术品的点云和反求
点云
网格
三、非接触式光学扫描——结构光扫描测量
采用的照相式三维扫描技术。利用相位和立体视觉技术的结 合，在物体表面投射光栅。利用相位和外极线实现两幅图像 上的点的匹配，利用定标了的摄像机系统，计算点在三维空 间坐标，以实现物体表面三维轮廓的测量。 以德国Gom公司为代表的Atos三维光学扫描仪是基于双目式光 栅投影测量技术的设备。 国外称为white light scanner,白 光3D扫描仪
ATOS Core 3D扫描操作指南说明书
MDMF(CWB)ATOS C ORE –3D S CANNINGO PERATION G UIDEA.Hardware Setup1.Ensure that the connection between the ATOS Core 3D scanner and Dell laptop is tight and the USBdongle is tightly inserted into the USB port:B.Object Preparation2.Apply some reusable adhesive (such as Blu-Tack) to the bottom of the workpiece andattach the object at the center of the rotaryplatform:unch Scanning Software3.Power on the Dell laptop.4.Login account “user”:unch the scanning software “GOM Scan” by double-clicking the icon:6.Ensure the ATOS Core 3D scanner is ON (noting that there isa blue light in the front panel of the 3D scanner):D.3D Scanning7.Create new project:7.1Pull-down menu: File -> New Project.8.Cross lines alignment:8.1Check the black and white cross lines atthe Camera window and make sure thatthe bounding rectangles of the twocrosses are overlapped:8.2If the two crosses are not overlappedwell, then please adjust the alignmentby relocating the tripod of the scanner.9.Exposure adjustment:9.1Adjust (by turning the middle mousebutton) the “knob” as shown in thelower left-hand corner of the Camerawindow so that no red color is shown inthe captured image:10.Scanning:10.1Press the “SPACE” bar of thekeyboard to start the scanning process,and the “Measurement Delay” will bedisplayed:10.2If the “Measurement Error” dialog is displayed, then please click on the button “Use”.10.3After the first scanning is completed, the scanned model will be displayed in the graphicsscreen:11.Scanning other areas:11.1Turn the rotary platform by anangle (say, 10°) so that theconsecutive area of the object can beviewed by the camera:11.2Repeat step 10 to scan the newly exposed area.12.Repeat step 11 until the required areas are scanned successfully.13.Save scanned model file:13.1 Combined scanning results by pull-down menu: Acquisition -> MeasurementSeries -> Polygonize and Recalculate…:13.2 Select the appropriate polygonizationresolution, say, “Standard”:13.3 Save the GOM project by pull-down menu: File ->Save:14.4 Select Drive D for storing of project file, and thenenter your desired project name:14.5 Export combined mesh model to STL file by pull-down menu: File -> Export -> Mesh -> STL: 14.6 Specify the STL filename at Drive D by clicking the “right arrow” button of “Filename” edit box, and then enter the desired STL filename:- Please make sure that the “Export in one file” is checked ON:14.7 Click the “OK” button to create the specified STL file:REMARKS:-For any assistance, please contact Mr. Chit Lai (2358.6832) / Mr. Terence Chan (2358.8676).。
非接触式扫描(atos)技术介绍
On the produced STL-Data, whitch was digitized with ATOS, cutting lines will be directly computed.
Parts of the area will be directly milled with a CNC measurement machine, complete 1:1 models on the milling machine.
ATOS 系统扫描的数据，在TEBIS软件中可视化 数据对应
- 仿真需切深部位
汽车内板, Typ R 171 Quality Quality Control, KT /
B2
粗加工: 6小时加工时间
采用左右两个相机+光栅投影进行测量的优点: • 优化参考点的拼合精度 • 使用两个数码相机可以实时检查系统的测量精度，位移量、光线变化 • 方便调整和标定系统，一个扫描头可以根据需要调节到不同的测量范
围 • 精度高、低噪声点，硬件性能稳定 • 极高的分辨率：每个数码相机分别产生测量数据,另外支持高分辨率的
• 曲面重建: Icem Surf Alias Catia V5
特征线在设计中的应用
• 设计中使用特征线 – 表达轮廓的变化 – 简化曲面
• 表达设计意图 – 表达设计方案 – 在模型上表示多个设计方案
• 拼合 – 表示坐标位置 – 同 CAD档案进行坐标对齐
photo
坐椅 设计方案与特征线
• 用胶带表达另外的设计方案 • 一个点云反映两套设计方案
照相测量方法 用于测量参考点
• 自动处理相片 • 自动测量参考点三坐标值 • 可定义坐标系 • 可自动缩放
照相测量方法 用于测量参考点
光学扫描仪ATOS TripleScan项目建议书
(四) TRITOP 全场定位系统 对于大型的复杂零件（如飞机等）扫描，为有 效控制和消除 ATOS 扫描过程中拼合误差的迭代积 累，建议配合 TRITOP 定位系统，以便在 ATOS 扫 描零件表面数据前建立起参考点整体坐标系，提高 大尺寸零件的测量精度和效率。 TRITOP 采用一个高分辨率数码相机（ 12M － 20M Pixel） ，采取手持拍照的方式, 对贴有参考点的 零件从四周不同的角度进行拍照，相片数据通过无 线传输直接读入 TRITOP 软件系统，并进行快速处 理和计算，瞬间可以获得所有参考点的三维空间坐 标数据，提供给 ATOS 扫描仪，进行后期零件表面 的数字化工作。 TRITOPCMM 光学三坐标可实现对标记点， 特征 适配器和标记的测量， 并具有强大的检测分析功能， 可用于检具、夹具等特征对象的测量；
(八) 推荐方案和系统配置 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 18 附件 1. 附件 2. 附件 3 ATOS 销售情况和参考用户 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 19 ATOS 培训计划· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 24 ATOS 售后服务和技术支持 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 25
光学三维扫描仪原理
光学三维扫描仪原理
光学三维扫描仪是一种通过光学原理实现物体三维信息获取的设备。
其原理基于光学测量和图像处理技术，使用扫描仪内部的激光器发射一束光线照射到待测物体表面，然后通过一组镜头或光学系统对反射回来的光线进行捕捉和记录。
光学扫描仪通过改变光线的入射角度和位置，以及记录物体表面的反射光线信息，来获取物体表面的形状和纹理细节。
通过扫描仪的高速数据捕捉功能，能够准确地获取物体表面的坐标位置和颜色信息。
在光学扫描过程中，激光器发射的光束会在物体表面发生折射、反射和散射。
扫描仪会采集反射回来的光线，并通过镜头或光学系统将光线聚焦到光电探测器上。
光电探测器会将反射光线转化为电信号，并传输给计算机系统进行处理。
通过对多个不同角度和位置的光线进行捕捉和记录，光学三维扫描仪可以获取整个物体表面的三维坐标信息。
计算机系统会根据捕捉到的数据点，生成物体的三维模型或点云，并进行后续的数据处理和分析。
除了获取物体的形状信息，光学三维扫描仪还可以获取物体表面的纹理细节。
通过记录光线与物体表面的散射情况，扫描仪可以获取物体表面的纹理图像，用于精确还原物体的外观特征。
在实际应用中，光学三维扫描仪具有高精度、高效率和非接触等优点，已广泛应用于制造业、工艺设计、文化遗产保护等领
域。
通过光学原理的应用，光学三维扫描仪能够准确获取物体的三维信息，为多个领域的研究和应用提供了强大的技术支持。
商品归类案例-90-三维成像检测仪
之三维成像检测仪
三维成像检测仪
商品描述
• • • • • 商品名称：三维成像检测仪 商品品牌: GOM 商品型号: ATOS III Triple scan system 商品用途: 检测变速器壳体，齿轮，轴等工件 商品功能: 利用蓝光扫描配合镜头成像（1600万像素），数据通过计 算机处理后得到3D图形与理论数字模型进行对比，计算出平面度、轮 廓度等形位公差的误差值。
归类要素
来源 制作或保存方法 状态
材质 功能加工 用途源自规格 包装归类思路
• 该商品利用镜头结合LED蓝光扫描系统对工件进行非接触式扫描，通过 数据处理得出3D图形，并与理论的3D模型数据对比，计算出平面度轮 廓度等形位公差的误差值，找出零件存在的缺陷，属于一种坐标测量 仪器。该商品符合《税则》税目90.31及其子目条文的相关描述。
归类依据及税则号列
• 归类依据：归类总规则一及六 • 税则号列: 9031.8020
商品描述
• 结构组成: 由支架，控制器，计算机（图像处理），LED蓝光扫描系 统组成。 • 工作原理：利用镜头（1600万像素）结合LED蓝光扫描系统对待检测工 件进行3D非接触式扫描，将信息数据传输到计算机中，软件自动生成 扫描出的3D图形，通过所测图形与待检测工件的理论3D数据模型进行 对比，计算出平面度、轮廓度等形位公差的误差值，便于找出被测零 件缺陷。
光学三维扫描仪ATOS安全操作规程
光学三维扫描仪ATOS 安全操作规程
1.开机之前仔细检查各电源插头 ,以免在测量过程中掉电而导致数据丢失。
2.开机后进入超级用户状态 ,各系统参数不得随意修改,不得随意删除系统文
件。
3.测量之前应理顺数据线路,以免搬动支架是被搬到。
4.搬动支架及测量头时要轻拿轻放 , 以避免震松镜头而改变其位置。
5.作硬件标定时各螺纹的松紧要用专用工具 , 调整时不要用力过猛。
6.不能用手触摸横梁和三个镜头,以免有灰尘进入或损坏横梁及镜头。
7.支架升高或放低时要二人协作,以免支架及测量头倒下。
8.喷着色剂时一定要用镜盖盖住镜头,以免灰尘污染镜头。
9.在测量间隙中应熄灭镜头光源灯,以延长其使用寿命。
10.定期用专用纸擦拭镜头以保证清洁 ,液晶显示器用柔软的纸定期擦拭 ,不要用尖
锐的东西接触显示器。
不用时用一块干净布遮好。
11.系统出现异常时应及时记录 ,并马上与管理部门联系 ,不得擅自处理。
12.工作完毕 ,做好工作场地和设备的清洁工作。
实行文明作业。
13.每班工作结
束须做好设备运转情况记录。
德国ATOS扫描系统应用于扫描、抄数、检测、逆向工程
德国ATOS扫描系统应用于扫描、抄数、检测——依托顺德职业技术学院实验室，专业团队提供专业技术服务，助力企业提升效益欢迎咨询，欢迎莅临参观交流佛山市顺德区顺德职业技术学院《逆向工程与快速成型实验室》图1.1 实验室设备：德国ATOS COMPACT SCAN 5M扫描系统1、简介ATOS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。
是目前市场上最先进的目前市场上最为先进的非接触式三坐标扫描设备，精度高，速度快。
ATOS三维扫描仪广泛应用在航天、汽车模具、手机模具、运动器材、鞋模、铸件模具，塑胶件模具、家电电器模具、珠宝、工艺品、雕刻等。
2、应用领域任何须要对实物进行表面量测并取得点数据的，例如：3C 塑件、油泥车、钣金、模具、石膏模型、运动产品、鞋模、珠宝、艺术品等。
Ø产生STL或建CAD所须的数据，进行抄数逆向Ø产生NC加工及快速原型所须的点数据(STL-Milling)。
Ø FAI全尺寸检验Ø质量控制(CAV 比对)Ø各项分析(塑胶模流分析、金属模流分析…等)图1.2 ATOS扫描系统扫描检测，导出全尺寸检测报告图1.3 ATOS应用于高精度抄数图1.4 ATOS应用于雕刻扫描，直接出stl3、ATOS三维扫描仪量测原理近几年中，尤其以光栅投影Fringe Projection的系统逐渐地受到广泛的应用，光学式的光栅投影系统则能快速地得到高密度且准确的数据。
ATOS 3D扫描系统主要是由光栅投影设备及两个工业级的CCD Camera所构成，其原理就如同人类的两只眼睛，藉由光栅投影在待测物面上，并加以粗细变化及位移，配合CCD Camera将所撷取的数字影像透过计算机运算处理，即可得知待测物的3D外型。
依照不同型号的测头，单一比量测数据最多可从影像当中撷取出200万及800万点。
运-12飞机发房模具高精度逆向设计
运-12飞机发房模具高精度逆向设计王相君;赵肖楠【摘要】针对运-12飞机发房零件模具复制生产的需求，提出了满足模具逆向设计后可快速投产条件的技术指标要求。
以某一发房零件模具为例，利用三维光学扫描设备ATOS Compact Scan 5M进行高质量点云采集，采用曲面拟合方法完成了模具的三维CAD模型的重建，逆向数模与扫描点云的平均误差在±0.1mm范围内，模具型面满足切线连续性的要求，为此类零件模具的高精逆向设计奠定了技术基础。
%In this paper, aiming at the reproduction requirement for the mold of transport-12 aircraft engine room parts, and the technical index requirements to quickly put into production is put forward after the reverse design of mold. Using the mold of aircraft room parts as an example,three-dimensional optical scanning equipment ATOS Com-pact Scan 5M is used to collect high quality point cloud,and the 3D CAD model of mold is rebuilded by surface fit-ting. The average error between reverse data and scanning point cloud is within ± 0.1mm.The r equirements of tangent continuity is met. The technical foundation for the mold of high-precision reverse design is established.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P39-42)【关键词】运-12;发房;模具;逆向设计【作者】王相君;赵肖楠【作者单位】中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司，哈尔滨 150066;长春理工大学，长春 130022【正文语种】中文【中图分类】TH122运-12是我国自主研制的轻型多用途飞机，广泛用作客货运输、空投空降、农林作业、地质勘探、电子情报、海洋监测、空中游览和行政专机等领域。
ATOS Triple Scan工业级三维扫描技术
ATOS Triple Scan-工业级，三维扫描系列ATOS Triple Scan -创新的三维光学扫描技术ATOS Triple Scan透过这种新技术，大大提高了於光面上扫描精度及质素，并在涡轮叶片边缘取得完整数据。
减少扫描数量。
蓝光技术ATOS Triple Scan配备了蓝色光技术。
窄带的蓝色光可以在独立的环境照明条件下提供精确的测量。
高解像度三维扫描ATOS采用可作精确测量的高分辨率测量相机和专门开发的光学系统。
其准确性，测量精度和测量区域是完全适合於不同的应用要求。
其最高分辨率可为小零件，测量体积为38mm 作详细的扫描，或可提供极快测量於达2m的大型物体。
其灵活性的扫描范围，更能配合TRITOP拍摄系统，以满足达至30m的扫描物件生产过程的产业优势ATOS三维扫描仪是准确和具有成本效益的解决方案，当中包括：★质量控制★逆向工程★快速成型★快速加工★数码模拟ATOS三维扫描仪自1995年以来已经产生并不断发展，并且在全球安装超过2500台设备於测量和分析室以及工厂和生产车间，ATOS已经是传统机械式测量机的另一个公认的测量方法。
ATOS扫描仪结合了短测量时间内提供高质量的数据及适用于工业环境的灵活性和稳定性。
通用过程的安全性ATOS三维扫描仪是建立在工业流程链。
在工业开发和生产过程的整合当中，ATOS帮助：★降低生产启动时间★优化部件的质量★加快生产时间★在整个制造过程中，维持高水准的质量保证★内建立早期趋势分析，系列生产流程★减少废品和返工，从而节省了宝贵的时间和金钱★自动质量控制，提高了整体的质量保证，要求人员少，大大提高了性能。
ATOS Triple Scan -技术规格ATOS II Triple ScanATOS III Triple ScanATOS Triple Scan 12M。
ATOS 3D光学扫描系统心得总结
ATOS 3D光学扫描系统心得总结通过对ATOS 3D光学扫描系统的学习我得出以下心得：首先是对ATOS 3D更为了解。
作为全球三维光学测量领域的领导者，德国GOM公司的ATOS三维扫描仪提供为工业测量提供一种非接触式的三维光学测量和质量评估的解决方案。
ATOS采用立体相机测量技术和先进的电外差相位测量光栅，可在1-2秒钟内获得多达4百万的高精度点云数据，并可满足在任何环境，对不同尺寸的复杂零件进行三维测量，更提供完整的误差分析和评估功能，是产品开发和质量检测的必备工具。
其独特的流动式设计和不同视鱼点云的自动拼合技术，使扫描不需要借助干机床的驱动，扫描范围可达20米，可广泛应用干汽车、模具、航空航天、涡轮叶片、精密注塑和压铸、玩具、文物、消费品等行业。
ATOS扫描头由左右两个高分辨率的工CCD 相机和光栅投影单元组成，采用结构光测量的方式、利用光栅投影单元将一组且有相位信息的光栅条纹投影到测量工件表面，左右两个高分辨运数码相机进行同步的测量，利用立体相机下测量的原理可以在极短的时间内获得物休美面高密度的三维数据，和用参考点拼接技术，将不同位置和鱼度的测量数掘自动对齐，从而获得完整的扫描结果。
除此之外，我的专业知识也得到了相应的提升，同时也加深了我对实践的重要性的理解。
认识在实践的基础上产生，但是认识一经产生就具有相对独立性，可以对实践进行指导。
实践就是把我们在学校所学的理论知识运用到客观实际中去，使自己所学的理论知识有用武之地。
只学不实践那么所学的就等零，另一方面，实践还可以为以后找工作打基础。
通过这段时间的学习学到了一些在学校里学不到的东西。
因为环境的不同，接触的人于事不同，从中所学的东西自然也就不一样了。
要学会从实践中学习从学习中实践。
我们不只要学好学校里所学的知识，还要不断从生活中，实践中学到其他知识，不断地从各方面武装自己，才能在竞争中突出自己、表现自己。
最新ATOS Triple Scan 12M
最新ATOS Triple Scan 12M—高分辨率的三维光学扫描ATOS Triple Scan系列现在推出ATOS Triple Scan 12M。
ATOS Triple Scan 12M 拥有1200万像素的高分辨率相机，三维扫描以及蓝光技术，使之能够在要求较高的应用上提供高分辨率和高质量数据。
ATOS Triple Scan系列高端三维扫描工业应用都采用ATOSⅡTriple Scan、ATOS ⅢTriple Scan和最新拥有1200万像素分辨率的ATOS Triple Scan 12M这三种型号。
ATOS Triple Scan 12M提供较高的细节分辨率，尤其是在要求较高的应用上。
例如，复杂、详细的注塑成型、铸造部件或者叶片应用，其中叶片前部和尾部边缘起着重要的作用。
ATOS Triple Scan 12M和所有ATOS Triple Scan一样，采用GOM经过验证的立体相机技术把最高质量的数据和过程安全融为一体。
两个摄像头每一个捕获1200万像素，在每次扫描时提供一个前所未有的数据密度和质量。
GOM立体相机技术通过不断持续监控测量系统和环境变化确保过程的安全性，直接反馈给用户。
ATOS Triple Scan 12M自然地受益于所有ATOS Triple Scan家族的优势包括：GOM三次扫描和蓝光技术。
三次扫描和蓝光技术带来更快的测量过程ATOS Triple Scan采用GOM独家开发测量和投影技术.除了GOM立体摄像技术之外,ATOS Triple Scan也分别采用左右侧摄像机与放映机相结合。
这种方法是通过两个独立相机从不同角度，不同视图把物件一次性扫描出等于三次扫描的数据。
利用这种技术，ATOS Triple Scan提供高精度及优化扫描于带有光泽表面，完整的数据於复杂工件，深孔或者细小的边缘例如涡轮叶片，减少单独扫描的次数并使其容易处理。
ATOS Triple Scan设计采用了GOM先进的蓝光技术。
ATOS扫描在模具制造中的应用
PART THREE
未来发展
03 未来发展
行业现状
汽车生产中90%以上的零部件需要依靠模具成形，在美国、日 本等汽车制造业发达国家，模具产业超过40%的产品是汽车模 具，而在我国仅有1/3的模具产品是为汽车制造业服务的。
行业前景 高新技术
据中国汽车工业协会统计的数据预测，2015年中国汽车产能 达到3400万辆，如此庞大的市场需求将为中国的汽车模具产 业带来无限的商机。我国模具行业要向集约型路线发展，走 集约型发展路线，务必要向“低投入、高产出”的经营目标 而努力，这需要模具企业从多个方面着手进行变革。
03 未来发展
人
人
机
新技术的融合理解
高新设备的引入
新的设计理念思路的转变 先进精密仪器提供有效的
新的加工调试方法的推广 过程监理及管控
法
机
料
法
材料成本的降低
设计方法的改进
意外损耗的减少
编程环节的改善
料
加工效率的提高
手工研修向自动化的过渡
调试产出周期的缩短
03 未来发展
PART FOUR
数据展示
如图为某国外知名汽车厂商产品，通过扫描检测，可以清晰看出实际铸件的加工余量情况，根据实际余量 情况进行数控编程规划，使用ATOS软件处理后的实际铸件数据进行编程加工。通过几年来的实际应用观察， 平均提高数控加工效率高于30%-40%，对自动化数控加工起到不可替代的作用。
02 主要应用
ATOS光学扫描在精加工模具检测中的应用
如图为某国外知名汽车厂商产品，通过扫描检测，可以清晰看出加工后模具虚拟合模状态与理论数模合模 状态是否一致，若存在偏差，及时进行返修处理。
02 主要应用
ATOS光学扫描在调试完成模具数据采集中的应用
atos扫描仪原理
ATOS扫描仪是一种光学三维测量设备，它使用结构光原理进行测量。
下面是ATOS扫描仪的工作原理：
1. 结构光投射：ATOS扫描仪通过投射结构光（通常是条纹或格点）来照射待测物体表面。
结构光是由光源产生的光线经过特殊的光学元件（如透镜或投影仪）形成的。
2. 物体表面反射：结构光照射到物体表面后，会发生反射。
物体表面的形状和纹理会对反射光产生影响。
3. 相机捕捉：ATOS扫描仪配备了高分辨率的相机，用于捕捉物体表面反射的结构光图案。
相机会记录下结构光在物体表面的投影图像。
4. 三角测量：通过分析结构光图案的形变，ATOS扫描仪可以计算出物体表面上各个点的三维坐标。
这是通过三角测量原理实现的，即根据相机和光源之间的几何关系，计算出物体表面上每个点的空间位置。
5. 数据处理：ATOS扫描仪会将捕捉到的结构光图像与预先标定的相机参数进行配准和校正，然后使用三角测量算法计算出物体表面的三维坐标数据。
最后，这些数据会被整合成
一个完整的三维模型。
总结起来，ATOS扫描仪通过投射结构光、捕捉反射图像、进行三角测量和数据处理，实现对物体表面的三维测量和建模。
这种测量方法具有高精度、高速度和非接触性的特点，广泛应用于工业设计、制造、质量控制等领域。
ATOS检测系统在模具制造业中的应用研究
ATOS检测系统在模具制造业中的应用研究作者：孟凡荣来源：《硅谷》2015年第01期摘要本文研究ATOS三维光学扫描检测系统在模具制造中的应用，主要解决大型模具铸件毛坯加工余量的检测问题，同时ATOS将用于汽车覆盖件拉延模具的虚拟合模，检测上下模具的间隙状态和模具整体的偏差趋势。
模具制造中应用ATOS扫描检测技术有效控制铸件毛坯质量，在模具调试之前能够提供一个合模间隙的状态报告，都大大提高了加工和生产效率。
关键词 ATOS；模具铸件毛坯；拉延模具中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）01-0137-01运用逆向工程技术的ATOS光学三维扫描检测仪由德国GOM公司独家研制，近些年，对于光学检测的接受程度持续增长。
在模具制造业中，模具产品质量不断提高，产出周期也更短，这就要求在模具制造过程中需要一套高效、快速、精确的测量方法，ATOS扫描检测能够满足模具制造业的要求，而且有着其他检测手段无法比拟的优势。
1 ATOS三维扫描仪测量原理和方法ATOS三维扫描仪利用可见光，将光栅条纹投影到被检测工件表面，用两个CCD数码相机扫描头对光栅干涉条纹拍照，将光学影像转为数字信号，利用光栅测量原理得到复杂工件表面的完整点云。
ATOS扫描仪的扫描头可自由调整到扫描零件的最佳测量位置和角度，所测得数据会在统一坐标系内自动对齐，测得三维点云坐标自动对齐后可与CAD数模进行误差分析和评估，形位公差和位置公差检测，同时完成检测计划的测量和报告。
2 ATOS对模具铸件毛坯余量的检测应用通过应用ATOS光学检测系统，采集毛坯各结构面3D坐标，并与理论CAD数学模型比较分析，计算铸件毛坯的加工余量及结构状态。
将模具铸件毛坯的各个面，包括加工型面，铸造形成凸台以及外围的非加工表面贴上参考点来采集数据。
保证采集点的最终数据偏差小于0.5pixels，比例尺偏差不高于0.15 mm，如不满足则重新采集数据。
ATOS使用培训——2016年
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中南林业科技大学交通运输与物流学院
透明或半透明表面 某些物体表面含有透明或半透明的材料。因为光线透射的原因，ATOS 系统可能因此计算出材料里的三维点。如果没有恰当处理这些材料表 面，就不能有效数字化处理该测量物。此时必须事先处理测量物表面。 评判表面材料是否透明，请注意以下步骤：
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中南林业科技大学交通运输与物流学院
中南林业科技大学交通运输与物流学院11参考点标位于测量物上布有四个参考点的gom培训测量物中南林业科技大学交通运输与物流学院12初置测量头中南林业科技大学交通运输与物流学院13放置测量物中南林业科技大学交通运输与物流学院14实时视图和曝光时间设置中南林业科技大学交通运输与物流学院15测量物的曝光时间和参考点标的曝光时间中南林业科技大学交通运输与物流学院16中南林业科技大学交通运输与物流学院17扫描gom培训测量物到目前为止完成了对物体进行数字化测量的设定工作
操作进行到此，系统已经完整摄取了整个测量物。在软件里也 可以以 分别的预览网格的形式显示和应用前面扫描记录的每个单次测 量。
使用主工具栏里的多边化标识打开多边化处理
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谢谢！
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ATOS系统构成
ATOS 系统是一个独立的测量系统。本测量系统主要由以下部分构成： • 测量头，包括两个相机、投影头和控制器 • 支架（手动测量时使用） • 高性能计算机或笔记本电脑 在自动化用途方面，ATOS 可以与转动台、升降仪和机械臂等一起使 用，方便有效。 系统计算出的三维点可以在不同的GOM 应用软件里进行评估（只适 用于微软操作系统）。这些应用软件包括GOM Inspect Professional 和免费 的GOM Inspect 软件。GOM Inspect 软件包含的功能及功能的执行有限。 因条纹投影、相机和测量体积等不同，可用的系统类型也不同.
ATOS Triple Scan 三维扫描仪
三维扫描仪检测流程详解：
检测设备： ATOS Core
1、工件表面清洁，去油污。
2、工件表面进行显像剂“喷漆”（此处为钛粉+酒精勾兑）
5、软件生成扫描3D图 6、扫描图与原始3D图重 合生成报告。
4、测头进行拍照扫描绘图
3、工件表面贴标点：为多组照片 扫描重合定位，提高精度作用
显像剂的作用及不同显像剂对比： 1、工件扫描结果对比：检测设备： ATOS Core 2、不同品牌使用显剂
GOM ATOS Core 扫描成像
海克斯康WLS QFLASH 扫描成像
孔位骨位细节显示较为清晰，可做测量用
孔位骨位细节基本不可见，无法做测量应用
扫描检测案例： K215-034 （后模）
1、选择定位基准，为3D重合做准备
2、扫描3D与设计3D进行重新设 定误差，系统生成颜色区分
详细报告见附件报告
3、：K215-034 注塑产品成型检测：注塑件与产品3D对比，可分析产品变形趋势
扫描检测案例： K215-034 注塑产品与实际后模对比检测
局部剖切曲线
三维扫描仪检测与三次元检测对比：
序 号 1 2 项目 大面检测 深孔检测 三维扫描检测 面数据成像检测数据齐全 扫描数据成像效果评估，测量有一定限制 三次元检测 点检测 点检测，测量无障碍
美国磁通显像剂 1-1、工件未做显像剂处理扫描结果 2-1、目前大部分扫描品牌使用成品显像剂进行处理，颗粒厚度在0.02mm左右。
1-2、工件经过显像剂处理后扫描结果
2-2、ATOS使用德国进口钛粉+酒精勾兑，颗粒厚度在2μm左右。
细孔、骨位、光线难以捕捉到的地方扫描成像困难，这是三维扫描仪检测应用难点。从实测结果对比，ATOS的成像效果 明显优于海克斯康。
三维扫描讲义
I系统介绍 ATOS I系统介绍
设备使用注意事项： 1、P镜头光圈必须在1.4的位置不能动，以免光投不出来温度过高烧毁镜头。 2、打光的时候不能盖镜头盖，否则会烧坏镜头盖。 3、做硬件操作时必须先关掉控制器。 4、安装时每个螺丝必须拧紧。 5、升降时需要两个人，确保三脚架不会侧翻，保护好sensor头。 6、三脚架银色横杆中间的螺杆不松，保持紧的状态，以免侧翻。 7、线不要重压，拉，扭。 8、标定板不能挤压，尽量不动白点。
小型工件） 系统扫描实例（ ATOS I系统扫描实例（小型工件）
小猴子
魔兽手办
I系统扫描实例 大型工件） 系统扫描实例（ ATOS I系统扫描实例（大型工件）
大佛（文化遗产保护）
I系统介绍 ATOS I系统介绍
安装说明： 大三角架，横杆，转向头及手柄，sensor头，插线 标定说明： 1、硬件标定： ①测量高度：so ,350mm ATOS : 650---950mm ②调焦距：十字清晰 ③调节相机夹角。左右分别调到竖线重合。 ④调L,R光圈：黄绿色一致。 2、软件标定： ①Sensor->calibratior选标定板，参数与板后面数值一致（不一致右击edit 修改）focal length按镜头上面的参数定（说明书上有）finish ②调整十字重合 ③按向导操作 ④结果精度在0.01—0.04间 ⑤so操作：抄数用光盘考进来的参考点数据 Small Part Fixing Frame
三维扫描（ I） 三维扫描（ATOS I）操作使用说明
德国Gom公司出产的ATOS I专业级三维数字化仪利用光栅成像的原理， 通过复杂的几何计算，可直接将所扫描到的物体转化成为三维空间中的点云， 从而形成三维立体的扫描图像。我们采用ATOS三维数字化仪对实物展品进行 全方位扫描，在电脑中快速形成展品的三维高保真模型（见图3）。
蓝色LED为光源的非接触三维测量仪
蓝色LED为光源的非接触三维测量仪
佚名
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2011(40)3
【摘要】日本丸红信息系统（以下简称MSYS）于2011年2月1日上市德国GOM公司制造的非接触光学式三维测量仪“ATOS”系列的新产品“ATOS Triple Scan”。
通过采用蓝色LED（发光二极管）光源，除了使难测表面的测量变得容易外，还采用了新测量技术，缩短了测量时间。
【总页数】1页(P6-6)
【关键词】三维测量仪;蓝色LED;非接触;光源;ATOS;发光二极管;信息系统;Scan 【正文语种】中文
【中图分类】TH82
【相关文献】
1.LED光源的非隔离高压驱动设计暨LED光源减小光衰的高压驱动方式 [J], 邢先锋;刘义芳;李志强
2.接触与非接触测量功能兼备的三维扫描测量仪 [J],
3.非接触式三维测量仪HN-6060 [J], 尼康
4.尼康发布可实现5um精度的非接触式三维测量仪 [J],
5.HN-6060非接触式三维测量仪 [J],
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Calibration
Accreditation
Reference Standards
Testing laboratory
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Measurement standards
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GOM –光学测量技术的领导者 公司简介
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· 全球最大的三维光学测量系统的研发和制造商
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ATOS 使用案例 装配件的质量控制
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光学测量
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最近几年，光学检测在市场的接受程度持续增 长。 GOM的光学技术作为质量控制、抽样检查、 首件检测等等的完好方案得到了广泛的认可。
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模具制造 铸造毛胚的快速扫描
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· 将扫描数据与CAD对齐 · 将实际毛胚的外形与CAD 数据进行对比 · 确定毛胚的加工余量
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试模报告
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模具与CAD数模的对比结果
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Comparison of simulated and measured shape
· 优势 · 快速全场的测量 · 获得完整的零件数据 · 测量分辨率高 · 便携 – 可在生产现场测量 · 灵活 – 可测量不同尺寸的零件
· 缺点 · 测量自由曲面效率低 · 只获得少量的测量数据 · 高成本 (需要专门的测量室和温度配套）
· 缺点 · 测量少量特征点效率低
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· Know How: · 数字图像处理技术 · 三维测量技术 · 材料和元件测试
· 成立于1990年 · 今天的GOM: · 7个欧洲的分公司, 超过300名员工 · 总部位于德国 Braunschweig · 软件/硬件 研发 · 制造和管理 · 销售和技术支持 · 全球已安装超过 7000套系统 · 遍布全球的销售和服务网络: · 30 家分销商
ATOS 工作流程 坐标对齐
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· 坐标对齐的方法： RPS, 3-2-1 or BestFit-Registration
· 坐标对齐后网格面数据可用于: · STL 输出 · 与CAD数模进行误差分析和评估 · 行为公差和位置公差检测（GD&T) · 完成检测计划的测量和报告.
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模具 优化仿真计算
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· 将仿真计算的结果与实际型 面的扫描数据进行对比 · 对仿真计算进行优化
投影光栅－三维光学光栅测量技术
圆点网格－三维摄影测量技术
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标志点－三维摄影测量技术
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散斑－数字相关测量技术
概述 GOM – 测量头
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ATOS 扫描大型零件
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ATOS 工作流程 测量
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· 扫描头自由调整到扫描零件的测量位置
ATOS TRITOP ARGUS
ARAMIS PONTOS
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GOM – 工业光学三维测量技术
产品概述
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模具制造 铸造毛胚的快速扫描
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· 扫描铸件 · 采用大的测量范围：1600×1200mm · 快速扫描 · STL meshes
Complex blank: 3000 x 2000 x 1000 mm³
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DOM 3D LTD
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概述 GOM – 测量原理
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对各种测量目标的三维测量技术
ARAMIS 动态光学应变测量
ARGUS 钣料成形应变测量
PONTOS 动态变形分析
ATOS 3D 光学扫描 3-Frame Setup / Frame 1
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TRITOP 3-Frame Setup / Frame 2 光学3D坐标测量系统
TRITOP Deformation 3-Frame Setup / Frame 3 静态变形分析
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ATOS 使用案例 数字化装配
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ATOS for 冲压模具制造
Gray: Mesh, Blue: CAD
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ATOS 工作流程 检测评估
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Tools
根据测量数据进行模具的复制
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· 快速修复破损模具 · 扫描对称模型，进行镜像加工 · ATOS的数据质量可以支持直接领用扫描 网格面进行加工
· Hybrid Work · 扫描的网格面数据可直接导入模具型面 模型中 · NC加工可以支持这种混合数据 · 案例 (如右图) : · 直接利用扫描数据进行加工 · 常规的手工打磨
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ATOS 使用案例 质量控制
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精度
VDI 2634 I/II
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National/international standards (SI – system)
Primarylaboratory (PTB)