TRITOP 光學式三次元座標量測系統簡介

TRITOP 光學式三次元座標量測系統

1、原廠簡介

TRITOP 光學式三次元是非接觸式光學量測系統是由德國的Gom ( Gesellschaft für Optische Messtechnik mbH )所設計及生產。Gom在1990成立,迄今已有17年的時間,在歐洲地區已有6個分公司,全球超過30個經銷據點。

2、系統簡介

TRITOP 是一套工業用,非接觸式光學量測系統,其最主要目的是擷取標籤點的3D座標,快速且精確的把標籤點的3D座標計算出來,現在的應用有變型分析 (Deformation Analysis)、線上品質控制(On-site Quality Control)…等等。

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3、TRITOP原理

TRITOP是以一手持式的高階數位相機,對被測物拍攝數位相片,藉由2D數位相片影像的疊合,來擷取被測物的3D座標,而這項移動式的技術在對於擷取被測物的3D座標、品質控制(Inspection)及變型分析(Deformation)上都能夠有效的節省量測時間。

在 一開始進行量測之前,先會在物體貼上標籤點,再用高階數位相機進行拍攝,在拍攝過程中,會拍攝許多不同的角度的影像,將這些影像讀入至TRITOP軟體, 因為每一張影像的拍攝角度不同,藉由每一張影像不同的角度,透過三角測距的方式,TRITOP軟體自動的將這些影像結合起來經過運算之後,就可得到每一個 標籤點圓心的3D座標(如右圖)。

而TRITOP對於被測物的大小是沒有限制,甚至是20M大的物件,都可以量測,所以量測的範圍也是沒有限制的,而同步處理標籤點的數量,可以一次處理數千個標籤點的資料。

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4、TRITOP 光學式三次元的特性

  • 採用專業的數位相機,可以手持拍照:採用單眼高階的數位相機來拍攝,以手持的方式拍攝,而在拍攝時無環境限制。

  • 容易且快速的擷取數位影像:拍攝過程非常簡易,而且拍攝速度很快,就像平常在拍照一樣,使用者非常容易上手。

  • 具親和力的操作介面簡單:簡易的操作介面讓使用者無須花很多時間才能學習,而簡易的介面更便於使用人員建立及培養

  • 自動計算影像,無人為因素的考量:拍攝完成後影像的疊合都是交由電腦自動去運算,使用者無需透過手動的方式來完成影像的疊合。

  • 可量測彈性體:因為非接觸式的量測,所以不會受限於彈性或軟性的被測物。

  • 具備高移動性:整套TRITOP 光學式三次元系統的組件很少,所有的組件只需收納至兩個保護箱且搭配筆計型電腦,更具備了高移動性,便於攜帶至所需要去拍攝的地點。

  • 影像無線傳輸:透過影像無線傳輸的功能,拍攝過程可以更有效,不會浪費時間影像傳記憶卡輸入至電腦的時間,影像容量也不會有受限記憶卡容量的問題

  • 量測範圍大,從0.1M~20M大小的物體:透過調整數位相機鏡頭的焦距,小到0.1M大到20M的東西都可拍攝。

  • 所量測後的資料可與CAD做比對:TRITOP也可將CAD輸入,透過RPS(Reference Points System)的定位,可以快速的進行檢測(On-site Quality Control)。

  • 可搭配Tritop-adapter使用:搭配Tritop-adapter能夠量測被測物的孔位中心、邊緣、圓柱與平面交點、內螺紋中心、圓球中心…等等。

5、TRITOP 光學式三次元工作流程

A、貼標籤點

將標籤點貼於物件表面。而標籤點後面有背膠,方便黏貼於物件表面。

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B、拍攝數位影像

使用高階單眼數位相機拍攝,無環境因素的限制。

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C、自動運算結果

將所拍攝的數位影像輸入至TRITOP,TRITOP會自動將影像結合及運算,毋需以手動的方式結合影像。

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D、拍攝結果

綠色點為標籤點的中心位置,黃色的小相機為數位相機所拍攝影像時的角度。此外將CAD輸入至TRITOP可以與標籤點比對。

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6、TRITOP應用領域

  • TRITOP 光學式三次元ATOS 3D掃描儀整合應用:TRITOP可與ATOS 3D掃描整合於大型被測物點群資料量測。

  • 鈑金及白車身的檢測:TRITOP搭配TRITOP-Adapter,可量測圓孔中心、內螺紋孔中心、鈑金件邊緣、圓柱及圓柱底面的交點…等等。

  • 大型物件的檢測:因TRITOP不會受限於被測物的大小,故可應用於大型物件的檢測。

  • 檢治具的確認

  • 管線類物件的尺寸確認:TRITOP可以在物體表面上描繪出3D的線段,可以很快的將管線類的外型擷取出來。

  • 變形分析(Deformation Analysis):變形分析最主要是要測量不同環境或是不同條件的情況下,把被測物的變形程度做一個量化,最終能夠有效的掌握所生產物件的品質。

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7、應用實例介紹

7-1、應用實例之車門變形分析(Deformation Analysis)

在還未有溫度的增加時,先把標籤點的圓心的3D座標擷取出來,接著把在每一階段溫度變化之後的點的3D座標擷取出來,將這幾個不同階段的標籤點以相同的基準來定位,在相同的基準之下,標籤點圓心距離的差異就是,車門在不同氣候條件下的改變量。

下圖是將車門放至氣候模擬室,設定不同條件的氣候因素,看車門的變形量

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下圖紅圈為沒有變形的區域,故為在不同氣候條件下所要定位的基準。

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下圖為不同條件下所呈現出來的誤差(擷取自其中某一階段的誤差分佈)

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7-2、應用實例之衛星天線重力變形測試(Load Tests)

此應用實例是測試衛星天線在水平及垂直狀態的變形量,以便能夠更清楚知道衛星天線實際變形量為多少。

下圖左是以衛星天線為垂直狀況進行拍攝,圖右是以衛星天線為水平狀況進行拍攝。

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下圖是兩階段在X方向的變化量

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7-3、應用實例之車體鈑金銲接治具的檢測(TRITOP-Adapter)

車 體鈑金銲接治具的檢測本身就存在著一定的困難度,較小型的還能夠運至三次原量測室去做檢測,較大型的治具本身就無法移動,所以在檢測的困擾度就相對的提高 許多。透過TRITOP手持拍攝的特性加上搭配TRITOP-Adapter,對於整個車體鈑金銲接治具的檢測就不再是問題了,因為TRITOP能夠將標 籤點的圓心擷取出來,所以只需在所以知道的區域貼上標籤點,像是:定位用的平面、夾持區域…等等,藉由TRITOP-Adapter可以量測螺紋孔的中心 點位置、圓柱及平面的交點…等等,所以在所有治具要檢測的項目,都可以透過TRITOP搭配TRITOP-Adapter來檢測。

以下圖片是TRITOP-Adapter的檢測項目及拍攝過程

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8、結論

TRITOP 光學式三次元是一套穩定且又方便的量測系統,無論是在軟體或是硬體的研發以達到一個成熟的階段,當中好學易懂的使用者介面、高穩定度及高精度,在兩岸三地獲了廣泛的好評。

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