F_SCAN激光测头用户手册.doc

F SCAN 激光扫描测头激光扫描测头 使用手册使用手册 MC 015 F SCAN 激光扫描测头激光扫描测头 目目 录录 第一部分 概 述 1 一 主要特点 1 二 主要技术指标 1 第二部分 系统组成及安装 2 一 系统组成 2 二 硬件安装 2 三 软件安装 3 1 图像采集卡驱动程序的安装 3 2 光栅计数卡驱动程序的安装 3 3 测量软件的安装 3 第三部分 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 第四部分 精度检测方法及验收规范 7 常见问题答疑 8 The Measure of success1 第一部分第一部分 概概 述述 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 从根本上克服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行标定 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 150 100 45mm 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 40 m 3 Sigma 激光等级 2 级 可见红光 The Measure of success2 第二部分第二部分 系统组成及安装系统组成及安装 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1 3光栅计数卡1 4I O 控制卡1 5标准球1 6测头信号电缆1 7柔性测座1 8HEADER 数据采集软件1 二 硬件安装二 硬件安装 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 三路信号的接线定义如下 The Measure of success3 光栅尺的默认分辨率为 0 0005mm 若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 若按上述方法接线后 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 计算机安装计算机安装 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 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 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计算机 若图像采集卡被正 确安装 在控制面板 系统中会发现如下图所示设备 然后在 Multicam for Picolo 目录下运行 Setup 安装图像 采集卡的演示软件 b 在 WindowsXP 下可直接运行附带光盘中 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 若安装不成功可再采用 Windows98 和 Windows2000 下的方法进 行安装 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 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 exe 文件可完成测量软件的安装 The Measure of success4 第三部分第三部分 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入到该对话框中并保存 这样 HEADER 软件和测 量机软件拥有相同的机器坐标 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行标定 无论在什么状态下要进行标定 必须先点击 标定 要进行测量必须先点击 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行标定 标定器具是表面经特殊处理的标准球 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 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 标定过程 标定过程 点击 标定 1 会提示输入 PH10 的角度 若机器不配备 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 机器开始运动进行第一步标定 标定结束后弹出 第一步标定结束 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 机器开始运动进行第二步标定 标定结束 后弹出 第二步标定结束 的对话框 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行标定 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 0 016mm b 0 14mm 参考值是正常的标定结果 若 a b 都在参考值附近表明标定正常 a b 越小 表明标定结果越好 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 若标定结果 a b 两个值远远超过参考值表明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 若测头初次安 The Measure of success5 装 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 清除列表框中的测头信息 4 测量机配备测量机配备 PH10 时的标定要求时的标定要求 若测量机配备 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 在对一个工件进行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 方向进行标定 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行测量 5 测量机不配备测量机不配备 PH10 时的标定要求时的标定要求 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 及测量机的行程 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范围 注意 在标定过程中要求机器的运动与激光测头采集数据同步 若由于意外情况使得机器运动结 束了 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 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 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 如图所示 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行扫描测量 若测量区域较大则 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 The Measure of success6 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 利用操纵杆控制测头移动到被测物体的边缘处 若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 若被测物体较大 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 c measurement dmi 中 若测量区域规划不合理可点击 取消路径 重新进行路径的规划 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 在测量区域内若 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行测量 3 设置测量间隔设置测量间隔 测量间隔反应取点的密度 分为沿扫描间隔和沿光条方向间隔 沿扫描方向的间隔决定扫描速度 间隔越大 速度越快 沿光条方向的间隔与速度无关 测量间隔的单位均为毫米 通常可将二者设成 相同大小 对中小型工件可设 0 2 0 6mm 对大型工件可设 1mm 以上 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 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 The Measure of success7 第四部分第四部分 精度检测方法及验收规范精度检测方法及验收规范 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已知的标准球 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 以及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 若 d 在 0 04mm 到 0 04mm 之间 表明该头的该项指 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 个方向下测量同一个标准球 利用测 量数据分别拟合球 若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 若任意两 个拟合球的球心之间的距离小于 0 03mm 表明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 以及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 若在连续开机 24 小时 拟合球的球心位置变化小于 0 015mm 点到球面的距离的平均值的变化小于 0 01mm 表明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行的 若发现激光测头检测结果在标称范围之 外 首先要检测测量机自身的精度是否达到要求 The Measure of success8 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