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1、word1 / 11F-SCANF-SCAN 激光扫描测头激光扫描测头使用手册使用手册MC-015MC-015word2 / 11目目 录录第一局部概述 1一、主要特点 1二、主要技术指标 1第二局部系统组成与安装 2一、系统组成 2二、硬件安装 2三、软件安装 31图像采集卡驱动程序的安装 32光栅计数卡驱动程序的安装 33测量软件的安装 3第三局部操作流程 4一、运动控制和数据采集方式 4二、标定 5三、测量 5第四局部精度检测方法与验收规 X7常见问题答疑 8word1 / 11第一局部第一局部 概述概述F-SCAN 激光扫描测头是为适应复杂形体的测量而开发的新一代产品。它能根据测量需要
2、在三维空间内任意变换方向，从任意角度测量同一个物体，不同角度下的测量数据能自动拼合到一起，从根本上克制了传统方法测量存在死角，测量数据拼合复杂，拼合精度低等缺点。将该测头安装在三坐标测量机上，根据规划的区域可以自动测量任意形状的物体。测头在每个方向下都要进展标定，本系统采用标准球作为标定器具，标定过程简单、快捷。在测量过程中只要保持工件位置和标准球的位置固定不变，测头在不同方向下的测量数据可自动拼合。另外，使用同一个标准球作为标定基准，可将激光测头的测量数据和机械测头的测量数据统一到一个坐标系中。一、主要特点一、主要特点标定简单标定简单利用一个标准球可完成测头沿任意方向的标定，标定过程象标定一
3、个机械测头那样简单，沿不同测量方向的数据都以标准球的球心为基准，因而能自动拼合到一起。测量过程简单测量过程简单通过测量机的操纵杆控制测头运动，在被测物体上采集两个或三个点可确定一个测量区域并生成扫描路径，三坐标测量机根据测量间隔沿规划好的测量路径做匀速扫描运动实现数据自动采集。测量效率高测量效率高 测量宽度和深度远远大于普通激光扫描测头。测量精度高测量精度高二、主要技术指标二、主要技术指标重 量：420 g尺 寸：15010045mm测量速度：9216 点/秒 测量宽度：60mm测量景深：80mm标准工作距离：150mm测量精度：40m (3 Sigma)激光等级：2 级可见红光word2 /
4、 11第二局部第二局部 系统组成与安装系统组成与安装一、系统组成一、系统组成序号名称数量备注1F-SCAN 激光测头1M8 接口方式2图像采集卡13光栅计数卡14I/O 控制卡15标准球16测头信号电缆17柔性测座18HEADER 数据采集软件1二、硬件安装二、硬件安装1 1测头系统硬件整体示意图测头系统硬件整体示意图 图象采集卡 I/O 控制卡 F-SCAN PH10 测头信号线 光栅计数卡 X 轴光栅读数头 Y 轴光栅读数头 Z 轴光栅读数头 光栅计数卡到光栅读数头的连线：光栅计数卡到光栅读数头的连线：为了保证光栅计数卡能获得稳定的光栅信号，要求直接从光栅读数头引出三路光栅信号至光栅计数卡
5、，三路信号的接线定义如下：光栅尺的默认分辨率为, 假如采用其他分辨率的光栅需要在 HEADER 测量软件的可执行文件目录下修改 resolution.dll 文件可用记事本打开该文件，其中的三个数分别代表三路光栅的分辨率。假如按上述方法接线后，在 HEADER 测量软件中显示某一轴的读数与测量机软件中读数相反可修改可执行文件目录下修改 direction.dll 文件，其中的 1 或-1 代表方向。2.2. 计算机安装计算机安装word3 / 11 将图像采集卡和 I/O 控制卡插到计算机的 PCI 插槽中，并用附带的扁平电缆将这两个卡连在一起。将光栅计数卡插在另一个 PCI 插槽中。 3 3
6、测头安装测头安装如果测量机标配 PH10T，可通过测头上的 M8 螺栓与 PH10T 相连，当 PH10T 两个角度均为零时调整测头方向，使测头投射出的激光线的方向与测量机前后运动的方向一致，使测头正面朝向测量机的正前方。然后，将测头信号线穿过测量机机体，将 Z 轴末端的圆型插头插到测头的信号输入端。三、软件安装三、软件安装1 1 图像采集卡驱动程序的安装图像采集卡驱动程序的安装a.在 Windows98 和 Windows2000 下，在插入图像采集卡开机后计算机提示发现新硬件，硬件的驱动在附带光盘中 Multicam for Picolo WinWDM 目录下。驱动程序安装完成后应重新启动
7、计算机，假如图像采集卡被正确安装，在控制面板系统中会发现如如下图所示设备。然后在 Multicam for Picolo 目录下运行 Setup 安装图像采集卡的演示软件。Multicam for Picolo 目录下的 Setup 文件，安装完成后在控制面板系统中发现如上图所示的安装情况，假如安装不成功可再采用 Windows98 和 Windows2000 下的方法进展安装。2 2 光栅计数卡驱动程序的安装光栅计数卡驱动程序的安装在光栅计数卡驱动程序目录下，运行 driver.exe 即可。3 3 测量软件的安装测量软件的安装在附带光盘中 Header Setup 目录下运行 Setup.
8、exe 文件可完成测量软件的安装。 word4 / 11第三局部第三局部 操作流程操作流程一、运动控制和数据采集方式一、运动控制和数据采集方式HEADER 激光测量软件只具有数据采集功能，不能控制机器运动，机器运动由测量机软件来控制。HEADER 激光测量软件和测量机软件同时工作来完成激光测头对物体的扫描测量。HEADER 软件根据测量需要生成相应的 DMIS 代码，由测量机软件执行该 DMIS 代码使机器运动，在机器运动的同时 HEADER 软件采集激光的数据。1 先打开测量机软件并正常回家后，然后运行 HEADER 软件，这时会弹出“输入机器当前坐标的对话框，将测量机软件中显示的机器坐标输
9、入到该对话框中并保存。这样 HEADER 软件和测量机软件拥有一样的机器坐标。2 HEADER 测量软件有标定和测量两个工作模式。在测量软件界面的左上方有“标定和“测量两个按钮。当测头初次安装或测头方向发生变化时都要进展标定，无论在什么状态下要进展标定必须先点击“标定，要进展测量必须先点击“测量。二、标定二、标定测头初始安装或测头方向改变时都要进展标定，标定器具是外表经特殊处理的标准球。1 1 标定前的准备标定前的准备首先通过标准球球杆上的 M8 螺栓将标准球固定在测量机工作台的中间位置。根据被测工件的形状调整测头的方向，通过手动调节柔性测座的角度，或在测量软件中改变入 PH10 A 角和 B
10、 角的回转角度。然后利用操纵杆控制测量机运动使激光光平面和标准球相交，交线尽量过球心，同时在软件界面左侧大窗口中图象的弧形顶点在十字线的交点处。2 2标定过程标定过程点击“标定 1 会提示输入 PH10 的角度，假如机器不配备 PH10 直接输入 0,0 即可，在盘根目录下生成 calibration1.dmi 文件，在测量机软件中打开该文件并运行，机器开始运动进展第一步标定，标定完毕后弹出“第一步标定完毕的对话框。接下来再点击“标定 2在盘根目录下生成calibration21.dmi 文件，在测量机软件中打开该文件并运行，机器开始运动进展第二步标定，标定完毕后弹出“第二步标定完毕的对话框，
11、同时弹出显示标定结果的对话框。第二步标定的时间要比第一步标定的时间长。测头每改变一个方向都要进展标定。3 3 标定结果标定结果在标定结果对话框中显示点到球面的平均距离 a=*，和点到球面的最大距离 b=*, 参考值a=,b=，参考值是正常的标定结果，假如 a,b 都在参考值附近明确标定正常，a,b 越小明确标定结果越好。标定过的测头方向在“已标定的测头方向的列表框中列出，如已标定的测头方向有：A90.0B0.0, A90.0B-90.0,等。假如标定结果 a,b 两个值远远超过参考值明确当前标定结果不正常，应从“已标定的测头方向的列表框中删除，点击列表框右边的“删除按钮即可。假如测头初次安装，
12、在此之前所有的标定结果都不能再使用，这是应点击“全部删除，去除列表框中的测头信息。word5 / 114 4 测量机配备测量机配备 PH10PH10 时的标定要求时的标定要求假如测量机配备 PH10，将激光测头通过 M8 螺纹安装在 PH10 上，这种情况下标定过的测头数据可以重复使用，在对一个工件进展测量之前应先大致确定测量该工件所需要的测头方向数，分别对这些方向进展标定，标定过的所有测头方向参数均存在列表框内。标定完成后，可将标准球取走，将被测工件放在测量机工作台的中间位置，调用不同的方向参数沿不同方向对进展测量。5 5 测量机不配备测量机不配备 PH10PH10 时的标定要求时的标定要求
13、 测量机不配备 PH10 时可用随机附带的柔性测座改变激光测头的方向，由于柔性测座不具有重复性，标定过的测头方向不能重复使用，也就是说测头标定完成后必须在该方向下测量。这种情况下要保证测头沿每个方向都可以测到标准球，同时还能测量到工件的每一个区域，这要求标准球和被测工件之间有一段距离。因此，为了能完整测量一个物体，在测量之前必须综合考虑标准球、被测物体以与测量机的行程，如图，测头在测量物体时一共改变了 4 次方向，在每个方向下都要通过测量标准球来标定测头，然后沿该方向测量物体的一个区域，这必须保证测头沿每个方向既能测到标准球，又能测到物体。这种情况要求测量机具有较大的测量 X 围。注意：在标定
14、过程中要求机器的运动与激光测头采集数据同步，假如由于意外情况使得机器运动完毕了，但激光测量软件仍未有响应，此时需退出这两个软件，再重新进入。 2 3 1 4 4 3 2 1 三、测量三、测量点击 HEADER 测量软件左上角的“测量按钮进入测量模式。1 1 选择测头方向选择测头方向首先点击组合框“选择测头方向，从已标定的测头方向中选择一个方向。同时一定要在测量机软件中控制 PH10 的转动，使其转到与该测头方向对应的角度。2 2 规划测量路径规划测量路径在测量之前首先要确定测量路径，利用两个点或三个点可确定测量路径。如果测量区域很小，测量宽度小于 60mm，利用两个点可确定测量区域，如下列图，
15、其中的一个点是起始点，另一个点是方向点。设置完成后从方向点开始到起始点进展扫描测量。假如测量区域较大如此要利用三个点来确定测量区域，其中的一个点是起始点，一个点是方向点，另一个是边缘点，由这三个点所规划的路径是一个折返运动路线。word6 / 11利用操纵杆控制测头移动到被测物体的边缘处，假如以该点作为扫描运动的起始点，点击“起始点按钮，然后沿与光平面近似垂直的方向移动测头到工件的另一端，点击“方向点按钮，利用这两个点可确定一条测量路径；假如被测物体较大，可使测头移动到物体的另一边，点击“边缘点按钮。点击“生成路径利用这三个点可确定一个矩形测量区域，最后点击“生成测量路径将生成德路径自动存放到
16、 c:measurement.dmi 中。假如测量区域规划不合理可点击“取消路径重新进展路径的规划。注意：在确定每个点时尽量使被测物体所成的像出现在光条窗口的中间位置。另外，在测量区域内假如被测物体的起伏过大可能会超出测头的景深，在这种情况下要分两次进展测量。3 3 设置测量间隔设置测量间隔，对大型工件可设 1mm 以上。4 4 数据存放路径数据存放路径按下该按钮可选择测量数据的文件名和存放路径，为防止数据覆盖，相邻两次的测量数据不使用同一路径下的同一个文件名。5 5 开始测量开始测量点击“开始测量按钮，然后用测量软件打开并运行 c:measurement.dmi 即实现自动测量。word7
17、/ 11第四局部第四局部 精度检测方法与验收精度检测方法与验收规则规则一一 单片数据的测量精度单片数据的测量精度 利用该测头测量一直径的标准球，并利用测量的点拟合球，根据离散点到球面的距离偏差的大小以与分布情况来评价测量精度。 首先将扫描标准球得到的数据点云用 Surfacer 或 Geomagic 删去边缘处测量倾角较大的点，利用剩余的点拟合球，并评价离散点云到拟合球面的距离 d。假如 d 在到+之间，明确该头的该项指标符合要求。二二 多方向测量数据的拼合误差多方向测量数据的拼合误差使 PH10 分别处于(0,0),(90,0),(90,90),(90,-90),(90,180)，在这 5
18、个方向下测量同一个标准球，利用测量数据分别拟合球。假如单片数据的测量精度符合单片数据测量精度的要求方可评价该项指标。假如任意两个拟合球的球心之间的距离小于,明确测头的该项指标符合要求。三三 温度对测量精度的影响温度对测量精度的影响利用测头的同一工作区域，在不同时刻测量同一标准球，并利用测量数据拟合球。根据拟合球的球心位置，以与点到球面的距离的平均值变化情况来评价温度对测量精度的影响。假如在连续开机 24 小时，拟合球的球心位置变化小于, 点到球面的距离的平均值的变化小于，明确测头的该项指标符合要求。注：注：上述所有指标的检测是在测量机精度正常的情况下进展的，假如发现激光测头检测结果在标称 X
19、围之外，首先要检测测量机自身的精度是否达到要求。word8 / 11常见问题答疑常见问题答疑问题 1：未找到动态库，软件不能启动。解答：1) 没有正确安装图像采集卡的驱动。 2没有正确安装光栅计数卡的驱动。 问题 2：通道 0 初始化错误。解答：1)卸掉图像采集卡的驱动程序，重新安装。 2)关闭计算机，将图像采集卡拔下，插入另外的 PCI 插糟。问题 3：进入测量界面后死机。解答：1)线路连接不正常。检查测头到测量机的连线是否正常，检查视频插头与图像采集卡的第一个输入端子的连接是否正常，检查测头信号线与 I/O 控制卡的连接是否正常。 2)视频插头的内的视频线断开。问题 4：标定结果错误。解答
20、：1)测头摔坏，内部零件发生移位。2)测量机光栅读数不正常。3)标定过程中标准球的位置发生移动。4测头对着灯泡，窗口等比拟亮的方向。 问题 5：标定结果正确，但测量数据存在一定的拼合误差。解答：1)标准球被划伤、摔伤。 2)激光器太暗。 3)测量过程中标准球的位置发生微小移动。 4)测量过程中工件的位置发生微小移动。 5)环境光太强。6)测头对着窗子，门口等比拟亮的方向。7)标定开始之前未进展正确调整，光平面不过球的中心，标定界面中圆弧顶点不在十字线的交点处。问题 6：拼合误差非常大，测量数据片根本不在一起。解答：1)测头摔坏，内部零件发生移位。2)测量机光栅读数不正确。问题 7：测量数据有漏洞。解答：1)激光器太暗。 2)被测件外表未处理。问题 8：测头变换方向，不能完整测量同一个物体。解答：1)标准球和被测物体的摆放不合理。测量之前根据被测物体所需要的方向数分别变换测头的方向，确定在每个方向下都能测到该物体。 2)被测工件的尺寸太大。问题 9：测量数据未保存下来。解答：1)多片数据的文件名相互覆盖。问题 10：测量数据中包含杂点。word9 / 11解答：1)环境光太强。 2)测头对着窗子，门口等比拟亮的方向。 3)被测件外表未处理。问题 11: 标定过程中标定选框里有杂点。解答： 1请保证室内光线较暗，防止日光直射。
