從傳統到數位:回顧三次元量測儀的進化過程

回首量測產業的百年歷史

從人類有歷史以來,人們使用各種方式進行量測,用於建築、工藝、器具生產等用途。數百年來,人們使用測微器(千分尺)和游標卡尺,來量測各式各樣的尺寸,由於其簡單易用的特性,傳統手持的工具只能提供基本的尺寸,例如寬度,長度和厚度。如果尺寸複雜,例如形狀(平面度的測量、圓度測量…等)。而各種孔類尺存量測更是耗時且困難的工作。

傳統的測微器,十分仰賴技術人員的時間與經驗(來源:維基百科)

直到今日,手動工具雖然有出色的準確性,但仍需要經驗足夠的工程人員,才能掌握量測的訣竅並避免操作失誤。直到1960年代,數位化的三次元量測機(CMM)的設備問世後,機械工程師才能夠有效率的完成各種幾何形狀的量測任務。三次元量測機(CMM)比手動工具具有更高的精度,而不會受到操作者的經驗影響。

 

早期三次元量測儀以三次元量床,測量探針(固定在巨大的龍門上),再透過電腦量測軟體,將量測探針取得的資料變成可讀的數據。雖然是數位化產物,但傳統的量測頭只能在三個軸上移動,並不靈活,也只能在三次元量測儀的範圍內移動。受到機身龐大的限制,量測的工作必須在專屬的量測室才能完成。

 

早期的CMM的設備十分龐大,只有廠房才能放得下 (來源:Slideshare.net)

隨著技術的進步,移動式三次元量測儀提供了接近於三次元量床的量測品質,卻增加了可攜性和靈活性。雖然機械式關節臂在精度上與固定型仍有差別,但重量輕、體積小,操作簡單, 而且比固定的量測儀便宜得多,也能搭配不同的配件以完成各種類型的量測工作,已經成為當今最主流的工業量測技術。

今日的三次元量測儀

目前我們所見的FARO三次元量測儀,便利可攜、簡單易用,跟過去固定式的量測設備相比可說是便利許多。其實三次元量測儀仍在不斷的升級與進化,這幾年最明顯的變化,就是FARO三次元掃描儀設備上,已經提供了雷射3D掃描的功能。

如你所見,FARO ARM機械關節臂上,許多機種已經具備了雷射掃描鏡頭。透過雷射3D掃描將光束投射在測量件上,取得精準的數據。雷射光掃描的優勢是不需要直接接觸的零件,就如同使用噴槍噴塗零件的使用方式,取得三維數據輕而易舉。

雷射掃描儀可以快速捕獲數據(點雲資料),而且取得的數據量極大,一次掃描中可以獲得多達數百萬計的點雲資料,這些點雲資料可以轉換為CAD模型,用於其他3D設計任務。

FARO ARM為新一代的三次元量測儀 (來源:FARO)

雷射掃描的好處

雷射掃描的限制

因此,FARO ARM三次元量測儀結合了接觸式與非接觸式(雷射3D掃描)二合為一,輕鬆解決各種量測的疑難雜症。

三次元量測儀的常見應用

關於馬路科技

馬路科技成立於1996年,從逆向工程與快速原型應用整合,今日為華人市場上最專業的3D列印與3D掃描專家於各種產業。

馬路科技陸續引進了工業設計(ID)、工業輔助檢測(CAV)、雷射加工機設備、公仔設計服務、工程服務等的關鍵知識與技術。

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