AtlaScan三维扫描仪应用于机床加工定位测量

异形件大多外形复杂，曲面特征多，在加工生产时，如何进行准确的定位测量，确定合理的加工余量？如何快速、精准地设置机床加工刀路？这些一直是困扰行业的痛点。

传统做法通常是先试切出基准平面，再使用尺子、划线机或三坐标等测量方法确定加工余量，最后通过机床测头打点定位进行加工。然而，这种方法耗时耗力且只能测量部分尺寸，会导致加工不均匀、良品率低等问题。

本期我们将通过两个异形件案例，来探讨下激光3D扫描技术为机床加工定位测量提供的新方案、新思路。

Case 01 异形筒体件

客户需求

该工件是不规则的筒体铸件，内部结构复杂，因表面差异大，客户原有的检测方法，在测量后还需要控制机床不断试切来确认，导致加工效率低，而曲面、遮挡面等位置难以测量，又易造成加工余量不足或加工不到等问题。

客户希望通过一种更便捷高效的测量方法，确保工件有均匀、合理的加工盈余量，并以机床坐标系下的加工模型生成精准刀路。

中观方案

我们选用AtlaScan多模式多功能量测3D扫描仪，在工件安装在加工中心的状态下进行扫描，同时获取铸件及机床平面的完整3D数据，通过与数模对比确定加工余量，再通过简单的坐标系移动对齐，便可得到机床加工定位模型，继而生成加工刀路。

Step1：使用AtlaScan设备一次性扫描机床上的待加工铸件和机床平面（作为加工定位基准）。AtlaScan全新高帧率版扫描速率高达400万次测量/秒，可以极速获取表面3D数据，得益于增强的网格优化功能，内部的边楞、拐角等难点部位，数据表现也都精准、细腻。

Step2：将工件的扫描数据和数模导入PolyWorks软件中进行拟合，得到完整的彩色偏差图，根据加工要求进行调整确定加工余量。（该状态为数模坐标系）

Step3：通过扫描数据中的机床平面及导槽特征创建笛卡尔坐标系，将整体扫描数据移动至机床坐标系下。

Step4：将Step2确定了加工余量的扫描数据导入对齐至Step3的机床坐标系中，同时导出移动矩阵。利用该移动矩阵，可将工件数模进行移动对齐，即由数模坐标系移至机床坐标系下，得到理想的机床加工模型，最后可导入至UG软件生成加工刀路。

客户价值

中观的手持激光扫描方案结合PolyWorks软件，首先带来了效率的极大提升，客户以原有方式需6小时才能完成定位加工，本方案仅2小时即可完成。

其次，非接触扫描方式获取的工件3D数据，以其准确性和完整性，可以最大限度帮助客户在加工前进行分析调整，并快速确定加工刀路，从而避免了反复试切，大大提高生产良品率。

Case 02异形曲面件

客户需求

该工件为异形曲面毛坯件，需要在机床上对工件外表面（图示区域2）进行加工，内表面（图示区域1）不用加工。由于工件表面缺少可作为定位基准的恰当特征，而客户只有与实物相差较大的毛坯数模，目前无法精准设置机床的加工刀路。

客户希望找到一种简单快速的测量方法，能够确保工件加工余量，并巧妙设置机床的加工刀路。

中观方案

我们仍然选用手持激光扫描结合PolyWorks软件移动对齐的方案，但因为工件特征不同，该工件数模又与实物相差较大，所以与上个案例相比，虽然基本方案思路一致，但在具体操作上做了灵活调整。

Step1：借助手持激光3D扫描仪AtlaScan扫描处于自由状态下的异形曲面件，精准获取表面点云数据，保存工程文件。

Step2：再将工件焊接固定在工装上（以工装辅助作定位基准，方便后续转为机床坐标系），打开Step1的工程文件继续将工装扫描完整，导出点云数据，保存工程文件。

Step3：将Step1得到的数据和毛坯件数模导入PolyWorks软件，以内表面进行对齐，得到直观的彩色偏差图，调整外表面加工余量值为正，并导出该矩阵。

Step4：再导入Step2的扫描数据，利用矩阵进行移动对齐坐标系。

Step5：因为数模与工件实物差异比较大，为避免加工时撞刀，还需要对Step4通过矩阵移动后的数据进行逆向，根据逆向数据再进行加工刀路的设置。最后通过工装上的定位基准进行机床坐标系找正，进行加工。

客户价值

客户原先需要花费一天左右的时间且难以得到准确数据，本方案仅用约1h即完成整个扫描对齐过程，为数控加工提供了“一举多得”的数字化之道，实现了更加高效优质的加工过程，并大大降低生产成本。

行业价值

本期案例中使用的手持激光三维扫描技术，能够以非接触方式快速实现产品的数字化，不但可以用于加工定位分析，在后续产品的质量检测、装配生产和逆向设计等环节都大有“用武之地”。

它实时、高速、高精度的全数据采集特点，和简便、灵活、不受现场环境限制的独特优势，在全球产业变革的背景下展现出强大的生命力，随着与制造技术的深度融合，这一新型测量技术正成为推动制造业生态变革的“数字化新引擎”。