3D测量与检测方案设计

在实际部署之前,需要先设计3D测量与检测方案,结合项目的实际需求确定轮廓测量仪型号、工控机型号、轮廓测量仪安装方式以及通信方式等。

在3D测量与检测方案设计阶段,需要完成:

轮廓测量仪选型

请在轮廓测量仪型号对比中了解轮廓测量仪的型号及各型号的特点与适用场景,并结合项目实际需求选择合适型号的轮廓测量仪。

请参照如下流程进行轮廓测量仪选型:

  1. 根据被测物体尺寸(长度、宽度、高度)确定轮廓测量仪型号。

    选型依据:轮廓测量仪的X轴测量范围应大于被测物体的长度或宽度。通常轮廓测量仪的长边与被测物体的长边平行,X轴测量范围大于被测物体的宽度即可。此外,轮廓测量仪的Z轴测量范围应大于被测物体的高度。

    如果多个型号的轮廓测量仪满足要求,推荐选择测量范围较小的型号。

    如果轮廓测量仪的长边与被测物体的宽边平行,X轴测量范围应大于被测物体的长度。如果两个或多个工件拼接在一起进行测量,那么X轴测量范围应大于多个工件拼接之后的总长度或总宽度。
    measurement range
  2. 确认轮廓测量仪的精度满足项目精度要求。

    轮廓测量仪的X轴分辨率和Y轴分辨率应小于项目所需的分辨率。

    分辨率反映了轮廓测量仪能够分辨的最小尺寸或最小变化量。通常,轮廓测量仪的分辨率越高(值越小),轮廓测量仪的精度越高。

    通常在深度图中,测量区域应至少达到5 × 5~10 × 10个像素大小。用户可以根据最小的测量区域计算出X、Y轴分辨率要求。例如,测量区域大小为1mm × 1mm,如需用10 × 10个像素表示这个区域,则每个像素须对应0.1mm × 0.1mm的实际面积,即轮廓测量仪输出的深度图中X、Y轴分辨率应小于0.1mm。
  3. 确认轮廓测量仪的扫描速率满足项目节拍的要求。

    项目所需的扫描速率可以通过以下公式计算:

    扫描速率 = 扫描总长度 / 允许的扫描时间 / Y轴分辨率

    例如:扫描总长度为160mm,扫描时间为2s,Y轴分辨率为0.0235mm,那么项目需要的扫描速率为3.405kHz。

    上述扫描速率仅是轮廓测量仪的图像采集速率。在实际项目中,项目节拍还应考虑测量工程处理时间以及信号/数据传输时间。

工控机选型

3D测量与检测方案推荐使用Mech-Mind IPC STDMech-Mind IPC ADV型号工控机。请根据工控机的技术指标以及项目实际需要选择合适型号的工控机。

技术指标 Mech-Mind IPC STD Mech-Mind IPC ADV

支持同时运行的Mech-MSR工程数量

≤3

≤5

支持同时连接的轮廓测量仪数量

≤3

≤5

当工件点云数据量大(例如扫描行数接近20000行)且表面特征丰富时,若同一个工程需要进行多个Blob分析和表面预处理步骤,会对工控机性能提出更高要求。因此,建议使用Mech-Mind IPC PRO型号工控机以确保更高效的处理。

梅卡曼德允许用户使用自有设备(电脑或笔记本)作为工控机(下称“自有工控机”),用于安装和运行梅卡曼德软件。使用自有工控机时,梅卡曼德不承诺自有工控机能够提供与标准工控机一致的功能和性能。自有工控机需满足安装Mech-MSR软件的系统要求

确定轮廓测量仪安装方式

轮廓测量仪的感测头在采集数据时,需要保持和工件的相对移动。你可以根据产线实际布局选择:

  • 感测头固定,目标物体移动:感测头需要牢固安装在固定支架上。

  • 目标物体固定,感测头移动:感测头需要牢固安装在运动机构的支架上。

感测头在连续采集数据时会产生较多热量。如感测头不能有效散热,过高的温度将导致感测头发生故障。安装前请参考轮廓测量仪散热措施评估现场的散热条件。

感测头支持两种安装方式:

  • 侧面安装(推荐)

    mount sensor 2
  • 顶部安装

    mount sensor 1

请根据项目实际需要选择安装方式。关于轮廓测量仪安装的操作指导,请参考安装与连接

确定轮廓测量仪触发方式

轮廓测量仪支持多种触发数据采集的方式。轮廓测量仪支持对每一轮数据采集和每次行扫描的触发方式分别控制。

每一轮数据采集和每次行扫描的触发方式分别有两种。

  • 触发一轮数据采集:

    • 外部触发:通过从外部设备输入的信号触发每轮数据采集。

    • 软触发:通过Mech-MSR、Mech-Eye Viewer、Mech-Eye API或GenICam客户端触发每轮数据采集。在3D测量与检测方案中,软触发指通过Mech-MSR触发每轮数据采集。

  • 触发每次行扫描:

    • 编码器:通过编码器信号触发每次行扫描。

    • 固定频率:按照固定频率触发每次行扫描。

轮廓测量仪支持如下组合使用方式。请根据触发方式组合以及项目实际需要选择合适的触发方式组合。

外部触发 软触发

编码器

固定频率

关于每种组合方式的使用流程,请参考触发数据采集的流程

确定通信方式

在 3D 测量与检测方案中,Mech-MSR 需要将工程的测量或者检测结果发送给外部设备。

Mech-MSR 软件目前支持的通信方式如下:

  • TCP ASCII

  • EtherNet/IP

  • Modbus TCP

  • Siemens S7 Client

  • Adapter

为了保证 Mech-MSR 软件能与外部设备正常通信,请确定外部设备支持所选的通信方式。

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