现代制造业的基本趋势正在推动 3D 光学计量学的发展。 “一种是制造商如今使用的高度复杂的高科技材料。例如，在航空涡轮叶片市场，他们根本无法像以前那样接触零件——材料的表面光洁度很容易受到任何类型的接触计量的影响。或者，这些材料薄而柔韧，太容易变形，”Hexagon Manufacturing Intelligence（北金斯敦，罗德岛）的全国销售经理 Cliff Bliss 说。在这些不断增长的情况下，只有非接触式才能做到。
另一个趋势是根据 Bliss 的说法，思维的转变。计量不再被视为一种成本，而是一种节省成本的投资。制造商不再只想证明供应零件或产品的质量。 “他们正在使用计量数据通过改进流程和零件本身的 [设计] 来节省成本，”他说。在制造过程中使用计量学提供校正意味着近线甚至在线收集。
自动化和光学
3D 光学技术的速度和准确性，尤其是激光扫描仪和白光或结构光系统使它们成为自动化的理想选择。 Hexagon 提供范围广泛的非接触式光学传感产品，包括配备手持式激光扫描仪的 Romer 臂、AICON 结构光系统套件和 WLS 系列光学扫描仪。 “WLS 系统特别适合生产车间应用，而 AICON 系列产品更适合控制d 环境应用程序，如质量实验室，”他说。事实上，3D 光学系统被证明非常有用，Bliss 认为，从长远来看，随着公司充分发挥其优势，它们的市场份额将继续稳步增加。
最令人兴奋的可能是新的工业正在发现这种“高科技”计量系统的实用性。 “使用木材作为主要材料的行业，例如橱柜制造和家具制造，发现卷尺和手动计量工具不再适用，”布利斯说。 “现在他们将激光扫描仪和其他非接触式测量技术交给 Romer arms，因为他们现在需要在过程控制中进行精确测量。”其他新兴行业包括家电制造商，如冰箱和烘干机。 “十年前，他们并没有真正衡量这些东西。他们曾经认为，如果眼球喜欢他们，他们就会走够了，”布利斯说。现在电器越来越贵，消费者要求更高的质量。他说：“他们说，如果我花 3000 美元买冰箱，门会更合适。”
现有市场，增长更快
“3D 计量设备销售正在增长，” Creaform 产品经理 Jérôme-Alexandre Lavoie（Levis，QC，CN）表示同意。 “对提高生产率、提高可追溯性以及远程决策制定的需求促使公司采用能够从每个零件中提取更多信息的设备，并梦想在 100% 的所有零件上控制 100% 的尺寸。”他指出，当今世界上最快的扫描仪每秒可以采集数百万个点，使其成为自动化在线生产的理想选择。
他认为 3D 光学计量的主要行业是航空航天和汽车.特别是在这些行业中，质量控制不佳的成本很容易被淘汰可量化的。 “在最坏的情况下，它占总运营成本的 15% 到 20%，最高可达 40%，”Lavoie 说。 “优化这些成本会对盈利能力产生严重影响。要了解制造过程中哪里存在问题，质量控制可能是关键。”他指出，白车身和冲压件检测等应用对自动化质量控制检测要求极高。
AICON StereoScan neo 具有可视化偏差的功能来自 CAD，然后在扫描对象的表面上进行测量。Ian Scribner 是 Carl Zeiss Industrial Metrology Technology LLC（明尼苏达州枫树林）的便携式 3D 扫描产品销售经理，他认为汽车制造是一个主要的行业自动化 3D 光学计量市场。他开玩笑说，他的客户总是“想要更快地获得更多信息”，这推动了 3D 光学系统的选择。
蔡司提供两种类型的此类设备，Comet 白光系统及其 T-Scan 激光扫描仪。 “我们的 T-Scan 激光器的扫描头是一个光学跟踪激光系统，”Scribner 解释道。 “另一方面，Comet 是一种独特的蓝光系统，配备单摄像头和带 LED 灯的单源投影仪。”
Scribner 还详细阐述了预期和注意事项。
“我们的更多客户需要自动化、非接触式系统，无论是在生产线上——用于 100% 检查——还是尽可能靠近生产线 [用于抽样检查]，”他说。 “但有一些限制因素必须加以评估。”这些包括它在非接触式中的覆盖水平、它的准确性以及它是否足够快以满足应用程序的需要。 “很难同时优化这三个方面。有时你必须选择只优化两个——有时只优化一个，”他说。有趣的是，他声称他的客户通常愿意为了速度而牺牲优化精度。
这是因为，他说，大多数钣金应用需要 100–150 µm (0.004″) 范围内的测量精度. “客户通常问的第一个问题是它是否对他们的工作足够准确，第二个问题是它是否可以自动化，”Scribner 说。 “首先是信任，然后是自动化，”他说。
另一个问题是长期价值。任何客户都很难买到一个打算停滞不前的传感器。他说，他们需要一条未来的升级路径，其中包括自动化。
Scribner 指出的另一个重要因素是，确切地说，他的汽车钣金件客户真正需要的最重要的测量是什么。“对于我们的在线或在线系统，他们希望我们找到特征尺寸和精度，而不一定是它在零件上的绝对位置。他们的生产中还有其他方法和地方可以让他们做到这一点，”他说。
扫描系统的好处在于它们拥有如此多的数据，可以轻松确定特征尺寸和精度。扫描系统可以判断孔是否为圆形、孔的直径和同心度，或者特征是否符合打印要求。
特征提取指出了另一个注意事项。 “很容易被点云数据或通过与 CAD 数据比较创建的彩色地图迷住，”他说。运营商需要了解要从数据中获得完整的效用，获得这些特征，还有更多的工作要做。 “数据采集只是整个过程的开始，只是冰山一角。剩下的就是特征询问，”他说。
在更实惠的供应商和更易于使用的软件的帮助下，可以显示 GD&T 标注，如图所示，高级Exact Metrology Inc. 的一位发言人表示，计量设备正变得越来越普遍。推动因素——教育和计算机
Exact Metrology（俄亥俄州辛辛那提）的应用工程师 Matthew Martin 指出了几个关键他认为 3D 光学计量正在增长的原因。他也看到市场每年都在变大，并将这归因于新的工程师和技术人员正在接受的教育，以便很好地衡量这种增长。“现在我们向大学和高中的 STEM 课程，”他说。“他们在课堂和课程中不再仅仅依赖传统的手部测量。那就是创造一类知识渊博的最终用户，他们知道 3D 光学系统的好处
另一个是更便宜、更强大的计算，它是这个行业和许多其他行业的基本推动力。对他来说，这意味着收集和处理数据的速度越来越快，成本也越来越低。传感设备本身变得越来越便宜，部分原因是更便宜的电子产品和传感芯片。这与客户要求更多的检查密切相关。 “例如，客户总是希望扫描数据具有更高的准确性和更好的分辨率，”他说。
这也会影响零件买家的需求。因为他们知道价格正在下降而能力正在提高，客户和下游用户现在要求甚至更小的供应商（例如夫妻店）进行详细检查。 “七年前，他们可能还没有这项技术，但现在肯定可以负担得起，”他说。
自动化的另一个推动因素是计量软件的智能化程度不断提高。精确计量有一个broad view of metrology，提供合同测量和扫描服务、计量设备解决方案，以及提供硬件和软件租赁服务。他们为客户提供的最受欢迎的软件程序之一是 InnovMetric 的 PolyWorks。 “PolyWorks 现在可以在各种扫描仪上进行动态重复检查，”他说。这意味着一旦用户对第一部分进行了编程，比如首件检查的一部分，他们就可以为后续部分重复运行该程序。 “由于周转时间短，我们现在可以测量每个零件，而不是像过去那样测量样品批次，”他说。
“新兴市场是 3D 光学 100% 检查计量，通过速度实现，”他说。 “他们知道他们始终能够收集数据，现在由于计算速度更快，他们可以利用这些数据做一些事情。”
现成的自动化
Frank Stone，全国销售工程人作为 Capture 3D Inc.（加利福尼亚州圣安娜）的代理人，他们在北美转售的 GOM ATOS 蓝光扫描仪和系统的需求在过去八年中呈指数级增长。他们还见证了从产品开发、制造规划到现在生产的所有行业的持续采用。
“我们看到越来越多的公司用我们的蓝色系统取代 CMM，”他说，附和道为本文采访的其他一些人指出的内容。 “这在很大程度上与数据质量和从扫描的光学数据中获得的直观分析能力有关，”他说。还有其他原因。 “CMM 的一个优点是它们可以编程，”他说，这就是为什么他们的商用现成 ScanBox 自动检测解决方案系列如此有用。据该公司称，一个 ATOS ScanBox 包括一个 ATOS 3D 扫描仪、机器人、旋转台、软件，在一个安全屋里，可以由用户编程。该程序可以多次存储和使用，快速简单。
罗杰斯创新扩散曲线是一种广为接受的理解潜在人口统计数据的方法用户。杰弗里·摩尔 (Geoffrey Moore) 开创了“鸿沟”的概念，如果创新没有被早期大众广泛接受，就会很快消亡。轶事证据显示 3D Optical 位于或靠近裂口，有些人认为它超出了裂口。扫描盒有不同的尺寸以匹配零件，从用于较小零件（想想医疗）的 4105 到适合的 Series 8在一个全身白色的汽车底盘中。 “GOM 虚拟测量室软件意味着您可以像 CMM 一样对这些系统进行编程，包括使用 CAD 数据和测量 pl 进行离线编程一个，”他说。但光学驱动的速度意味着车间中任何有 CMM 的地方都可能最终被自动 3D 光学传感器取代，Stone 说。
“关键因素是我们做不需要将我们的扫描盒放在受控环境中，”他说，这使它们成为车间的理想选择。他认为这些比 CMM 更灵活，能够进入质量室或在线或介于两者之间的任何地方。
他还指出，自动化水平和真正“放手”的能力根据报告的熟练劳动力的可用性（和缺乏），操作正在增长。 “他们想要我所说的 Kiosk 模式，一种为许多不同部件离线编程的按钮操作。他们可以下载它，把它带到车间，然后用条形码或 RFID 阅读器放入固定装置中，读取它，拉出 CAD 模型，按下一个按钮，然后让机器人运行测量序列，”他说。当c完成后，该程序无需用户干预或解释即可提供质量报告。虚拟测量室的一个智能功能是它可以简单地从 CAD 模型作为输入自动对机器人的动作进行编程。 “操作员可以对机器人进行编程，但他们的速度要比软件慢得多，”他说。
他们的最新产品是 ScanBox In-Line，专为直接集成而量身定制进入生产线。 “它不是一个封闭的盒子，而是具有 PLC 接口，因此它可以与客户可能已经拥有的机器人一起工作，甚至是协作机器人，”他解释说。
Creaform 还推出了一个预包装的解决方案及其 CUBE-R 自动计量系统。据 Creaform 的 Lavoie 称，他们于 2018 年 4 月宣布了这一消息，这是他们最初计划的加速发布。一个完整的交钥匙自动化尺寸检测解决方案，它将 Creaform 的 MetraSCAN 3D-R 计量扫描仪放入交钥匙系统，包括离线编程解决方案。该公司报告说，它的目标是在实际车间条件下以计量级体积精度对 1 到 3 m 的零件进行尺寸测量。
