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1、n GOM 公司介绍 n n GOM GOM 公司公司n n GOM GOM 销售和服务网络销售和服务网络n GOM 产品介绍n n ATOS:ATOS:三维扫描三维扫描n n TRITOP: TRITOP: 拍照测量拍照测量n n ESPI: ESPI: 用于变形测量的研究用于变形测量的研究n n ARAMIS: IARAMIS: I三维变形测量三维变形测量n n ARGUS: ARGUS: 板金成型测量板金成型测量n 总结 GOM三维光学测量技术1GOM 产品介绍ATOS:ATOS: 三维测量三维测量TRITOP:TRITOP: 拍照测量拍照测量TRITOP:TRITOP:基于参考点的变基
2、于参考点的变形分析形分析ARAMIS:ARAMIS: 工业变形分工业变形分析析ARGUS:ARGUS: 板金冲压变形分板金冲压变形分析析ESPI:ESPI: 基于干涉方法的变基于干涉方法的变形分析形分析测量测量: :变形分析变形分析: :2应用应用: :n n逆向工程逆向工程n n质量控制质量控制n n仿型加工仿型加工n nDigital Mock UpDigital Mock Upn n快速成型快速成型n n动画设计动画设计ATOS光学三维扫描仪ATOSATOS II3投影光栅ATOS光学三维扫描仪光学测量4ATOS 标准型的投影光栅测量原理Sequence of fringes5零件周围贴
3、有参考点两个方向测量所得的点云最终结果ATOS采用参考点拼合方法6对于大型工件的测量7系统组成系统组成TRITOP 数码相机 和 ATOS 扫描头8照相测量方法用于测量参考点将参考点放在被测物体上数码点用于计算并定位相机的位置非数码点用于光栅测量点云的拼合9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10照相测量方法用于测量参考点单幅扫描有四个参考点的单幅扫描点云11照相测量方法用于测量参考点根据参考点的空间位置自动识别相应位置将单幅扫描点云自动拼合到参考点构成的坐标系中 12ATOS and TRITOPTRITOS定义所有的参考点，然后用ATOS扫描，
4、每幅的点云将会自动的拼合到整体的坐标系中13ATOS XL扫描点云FORD Focus: Exterior shaded data14采用参考点拼合的方式可以获得高质量的点云 对于小的零件可以采用ATOS参考点拼合的方法采用数码相机拍照获得整体参考点 (用于大型工件)用ATOS / TRITOP测量采用左右两个相机+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数码相机功能强大的操作系
5、统和软件，操作简单15ATOS II 新一代的高性能扫描头 (精度高、点云密、结构紧凑、配有扫描台、质量轻)Model 400135x108 550x440 mmModel 800250x200 1200x960 mmATOS II SOModel 600175x140 800x640 mmModel SO45x36 175x140 mm16ATOS II扫描过程全新的光栅,有三种不同的光栅模式17扫描水轮机涡轮ATOS XL测量案例18 NASA 航天飞机ATOS XL测量案例19应用流程ATOS ScanningProcessDigitized dataCAV/CAISTL DataMil
6、ling on Point/STLToolingCAD/FEAPoint CloudFeature LinesSection DataRapidPrototypingATOS DeliverablesPROCESSPackagingQualityControlRapid/FinalSurfacingApplicationVirtualRealityModel/Partdevelopment20ATOS在汽车开发领域的应用21汽车设计汽车设计 ATOS XL扫描并处理后的点云GT40 (Ford)汽车1:1模型车22GT40 (Ford)跑车23FORD汽车利用ATOS进行汽车设计和开发美国FO
7、RD汽车公司的设计开发部门在10年前开始使用扫描技术进行产品开发1998购买了第一台 ATOS XL系统目前 拥有3套 ATOS II XL系统 2 套ATOS数据处理系统使用频率：平均每月扫描 94个零件和 26个整车目前Ford在全世界有7套 ATOS II XL系统, 3 in US, 2 in Germany and one each in Belgium and England24BMW ATOS II 的应用25The digitale Prozesssupported byGeomagic StudioPoint cloudPoint post processingPolygon
8、 modelNURBS modelSection linesPatch layout26Geomagic 软件软件制作报告制作报告首件的检测：将零件测量点云首件的检测：将零件测量点云与与 CAD模型进行对比模型进行对比分析分析27 检测流程 28 发动机叶片 29 Application sample: MTB30 Application sample: Oil-pan 31 Application sample: Tubing32 Application sample: SR33 Application sample: connecting rod34 Application sample:
9、 crank shaft 35气箱: 快速曲面扫描: 45 min, 快速曲面重建： 3 h36使用ATOS XL系统4天时间完成整车内外部的扫描ATOS整车扫描39ATOS XL数据- 质量控制和外型检查- 创建新品设计和改型所需的模型数据库- 分析对手的车型- 包装设计验证40ATOS XL扫描数据FORD Focus: BIW shaded data41汽车设计汽车设计 / 车型开发车型开发扫描数据提供给NC编程并加工ATOS可生成三角网格面Scale modelATOS 扫描点云, shaded42动画设计和虚拟现实利用 ATOS XL扫描外部数据43内外部的数据内外部的数据44ATO
10、S stl 数据Shaded STL fileproduced in typically one week by: Paraform45ATOS扫描扫描仪在仪在 Audi汽车汽车设计中的应用设计中的应用46Audi 外覆件的设计流程When do you digitize?sketch1:1 tapeCAD modelmodellingfinished modelmilled CAD modelwind tunnel47Audi内饰件的设计流程sketchClaymodelFinished modelWhen do you digitize?CAD model48Milling on STL-
11、DataSTL 数据的应用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.Used software for the computed cutting lines:Tebis and Work NC49Feedbac
12、k information for engineeringSTL 数据的应用Change of the STL data into Rapid Surfaces“ for Catia V4 and Pro/Engineer users in the engineering department.Used software :Pointmaster from Knotenpunkt50Ergonomic studiesSTL 数据的应用STL data will be used for engineering and ergonomic studies (Catia V5)Advantage:
13、Complete information increases quality of ergonomic and package studies.51Wind tunnel simulationSTL 数据的应用digitizetriangulatesimulate52Wind tunnel simulationSTL 数据的应用STL-dataTritop/Atos PolyworksHardwareassembleComputer simulationTriangulated catia dataCAD model53Audi 使用的设计软件扫描: Tritop and Atos from
14、GOM 网格化点云: Atos 编辑网格面(STL-data): Po lyworks from Innovmetric 曲面快速重建 Rapid Surfaces“:Pointmaster from Knotenpunkt 曲面重建: Icem SurfAliasCatia V554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55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photo点云56Headliner切线section of headliner: 0.4 x
15、 0.4 m2用胶带线表示通气孔灯控制面板photo点云57ATOSSMART车的扫描数据彩色TRITOP数码相机拍照, ATOS软件显示58大众汽车对白车身的检测: 扫描数据与CAD数据进行比较5960手机的质量检测手机的质量检测测量范围80x80x100. 正反面20个测量视角.1h完成.61Measurement system ATOS II SOReference for combining different views with high accuracy in a common coordinate system (including front and back without
16、 re-referencing)62Measurement resultsComplete point cloud(60 measurements, 1h scanning time)63Measurement resultsHighly detailed results with high precision: +/- 10 microns64Comparison to CAD dataHigh density color plot of deviations65666768将 ATOS扫描数据直接传输到 CAM软件直接进行加工69扫描汽车模具利用 ATOS数据直接加工新的模具高精度的扫描数
17、据使直接加工成为可能70ATOS 扫描在工装模具领域的应用铸件的快速扫描数据可直接用来加工： 铸件的快速扫描数据可用于提前预测产品的情况，减少加工时间并能实现无人加工标准扫描用于逆向工程扫描数据用来存档或修改cad档案（逆向工程） 精确扫描用于质量控制工模具的超高精度扫描（整体外形数据）扫描数据可直接用来铣加工（工模具的数据存档，修改或再生产）71大型工装模具的快速数字化扫描 目标: - 缩短加工时间 - 实现自动加工条件要求:快速扫描数据精度1 mm点云密度2 到 5 mm解决办法: 大测量范围的ATOS II扫描仪(单幅 1600x1200 mm) 白色标记点，多次拍照 (可不用数码相机)
18、72- 扫描数据与CAD 数据对应- 仿真需切深部位汽车内板汽车内板, Typ R 171 Quality Quality Control, KT / B2ATOS 系统扫描的数据，在TEBIS软件中可视化73粗加工: 6小时加工时间74Qualittssicherung KT / B2切削参数:进给速度: 2m/min切削深度: 4mm单层深度25mm刀具直径:50mm基于扫描数据的粗加工:用时6 小时传统粗加工:用时12.5小时 对需扫描1小时的工件，基于扫描数据的加工比传统方法加工过程可提前5小时基于扫描数据的快速半精加工75铸件毛胚基于快速扫描数据的加工CAD 数据 扫描数据76铸件毛
19、胚基于快速扫描数据的加工Im CAD-Datensatz nicht enthaltende Kollisionselemente 快速扫描数据显示铸件需加工的细节自动直接去除需改动部位77铸件毛胚基于快速扫描数据的加工切削仿真程序和切削路径(in Tebis)78大型工模具铸件的快速扫描目标: - 缩短加工时间 - 实现自动加工条件要求:快速扫描数据精度1 mm点云密度2 到 5 mm解决办法: 大测量范围的ATOS II扫描仪(单幅 1600x1200 mm) 白色标记点，多次拍照 (可不用数码相机)79大型工模具铸件的快速扫描物体尺寸:2600 x 2200 x 1000 mm需要25次
20、拍照详细表述毛胚，用时45分钟80大型工模具铸件的快速扫描需要25次拍照，用时45分钟，结果: 200，000 数据点 描述毛胚实体的形状81大型工模具铸件的快速扫描物体尺寸:3000 x 2000 x 1000 mm需要30次曝光详细表述毛胚，用时45分钟82扫描在逆向工程及模具修改的应用目标: 定义工模具的实际尺寸（经过手工修改的）并反馈给CAD设计 部门要求数据精度高于0.1 mm边界和曲率大的部位需高密度数据平滑部位需光顺数据解决方案: TRITOP数码测量系统高精度定位白色参考点ATOS II 扫描，单幅测量范围550x440 或 350 x 280 mm 83(Knotenpunk
21、t Pointmaster)模具的逆向工程工件修改后档案必须与相关部门沟通84扫描在逆向工程中模具修改的应用 30分钟准备, 30 分钟TRITOP拍照 ATOSII 14次拍照，用时45分钟物体尺寸:1000 x 250 x 200 mm数据还可以用于检测加工出来的工件做公差对比85数字化扫描应用于质量控制领域目标l: 板金件的质量控制要求精度高于 0,1 mm定义出边界线和孔洞解决办法: 工件固定后，TRITOP数码测量系统精确定位白色参考点ATOS II 系统扫描，单幅测量范围550x440或350 x 280 mm ATOS V5 软件包含特征线模快86用ATOS进行原型与实际工件的比
22、较铸件两面共42次拍照扫描，包含特征线处理，共用时2个半小时5.09 mm5.14 mmR=7.18 mm7.10 mm87扫描应用于质量控制领域物体尺寸:1500 x 200 x 50 mm30 分钟TRITOP拍照定位固定卡具上的参考点 (只需一次), 30 分钟ATOS扫描（15次拍照）20分钟数据处理，包括STL 文档、边界线和孔位88工模具测量应用于质量控制BMW发动机壳模具2.5 x 2 x 0.5 m3车间环境测量30次拍照，2小时与CATIA STL文档作比较显示切削纹路和相对CAD 数据的偏差89精确扫描用于存档或直接加工目标: 扫描工件实际数据用来存档，以便重修曲面或直接铣
23、加工 要求精度高于0,1mm（典型能达到 0.030 mm) 边界和孔等特征线明显的高密度数据平滑和光顺部位需要平滑和光顺的数据解决办法: TRITOP数码系统定位白色参考点ATOS II系统，单幅扫描范围350 x 280 mmATOS 软件计算stl数据90观察冲压工程中工作区域的变化-工件要与CAD数据吻合-工件已经经过人为地优化修改 - 形状与cad 档案有偏差因此不易扫描存档或复制Crimping: Analysis of the Forces工模具的扫描,包括 模具, 钣金件, 冲头及压料板模具钣金件冲头91 工模具的复制 要求: 快速扫描用于新模具制造（时间紧，资金短缺无法反求）
24、流程: - 快速清洁准备工件表面 -用 ATOS II XL系统扫描 (带数码系统) - 用精确扫描数据来加工破损的挡泥板模具, 3500 x 2500 x 800 mm3扫描破损的模具92快速模具复制 (已破损)Tebis AG - Mnchen用ATOS 计算三角网格数据chord-error 0,03 mm, max. triangle length 3 mm4,9 Mio Triangles, Direct Interface to Tebis-Scan-Module93模具复制: ATOS stl数据直接加工成模具Lpple - Heilbronn已投入生产 的新模具破损模具94 模
25、具数字化或存档:实际模型 破损人工修改 仿真需用数据产品的最终确认前盖, BMW E46/4,1700 x 1200 x 1000 mm395扫描汽车的冲压件模具ATOS扫描数据直接用来铣加工拷贝模具超高精度扫描直接用于高速铣加工96ATOS 在快速成型中的应用扫描数据直接提供给快速成型机97Example Example ) ) ATOS scan Process-2ATOS scan Process-2Refine by handATOS scanFreeForm modeling3-size models98测量精度 Comparison Measurements at BMWArtif
26、acts measurement99TRITOP 变形分析AUDI汽车疲劳试验, on a test field in Arizona, USA在汽车保险杠上粘上参考点图示为试验前100TRITOP 变形分析AUDI汽车疲劳试验, on a test field in Arizona, USA三天连续运转后,保险杠上各参考点的变形量 101TRITOP 变形分析AUDI汽车疲劳试验, on a test field in Arizona, USA三天连续运转后,保险杠上各参考点沿X方向的变形量 102TRITOP Deformation 测量因机械负荷而产生的变形103因热应力所造成的零件在Z
27、方向的变形104因热应力所造成的零件在X方向的变形105热应力所造成的整体变形106热应力所造成的整体变形107108GOM 产品介绍ATOS:ATOS: 三维测量三维测量TRITOP:TRITOP: 拍照测量拍照测量TRITOP:TRITOP:基于参考点的变基于参考点的变形分析形分析ARAMIS:ARAMIS: 工业变形分工业变形分析析ARGUS:ARGUS: 板金冲压变形分板金冲压变形分析析ESPI:ESPI: 基于干涉方法的变基于干涉方法的变形分析形分析测量测量: :变形分析变形分析: :109ARGUS 板金件变形分析(在冲压前在板材上喷涂规则的圆点图案) ARGUS system11
28、0ARGUS 冲压变形计算 冲压件应变分布Forming Limit Diagram- 在板材上喷涂规则的圆点晶格- 冲压成型- 计算每个圆点的圆心坐标 - 计算晶格的变形量- 显示计算结果宾并保存111ARGUS冲压变形计算 冲压件应变分布Forming Limit Diagram112ARGUS 板金件变形分析(在冲压前在板材上喷涂规则的圆点图案) 冲压零件变形分析 (主应变)113ARGUS 冲压变形计算Forming Limit Analysis刻蚀圆点,冲压成型主应变分布测量应变量并输入FLC曲线图114ARGUS: Forming analysis on a B column Forming Limit Diagram刻蚀圆点,冲压成型主应变以彩图形式显示115板金冲压变形分析在工业中的应用:- 冲压成型- 用于冲压现场- 模具设计 n 应变分析 n Forming Limit Diagramn 有限元n 零件厚度变化ARGUS 116
