测量软件WinWerth®

在实践中，经常需要 "快速 "确定生产零件的几个尺寸。这项任务也是由那些不经常处理坐标测量机操作的员工执行的。为了能够在这种环境下有效地工作，操作被限制在最必要的范围内。 然后，测量软件的 "智能 "WinWerth® ，例如 ，准确地确定要测量的物体面积，选择要测量的几何元素（如直线、圆、角点），以及确定几何属性的链接算法，如距离、角度和直径。

对于更复杂的测量任务，操作员可以接管部分实际自动执行的过程（设置窗口、选择元素），并逐步熟悉更详细的测量过程控制。为了提供支持，测量点或扫描轨迹会自动分布在要测量的几何元素上，例如 ，如圆形、方形、星形或螺旋形，并考虑到必要的移动路径。完整的测量序列（包括评估）首先使用 CAD 模型离线创建，或使用相应几何元素的最小点数在线创建。随后可以通过鼠标或对话框移动、删除或添加测量点和扫描轨迹。以这种方式指定的测量序列可以保存，并在重复测量时作为自动序列调用。

TomoSim 是首个使用 CAD 数据或 STL 格式点云离线模拟断层扫描过程的坐标测量软件。考虑到设定的 CT 参数，逼真的模拟可以计算出包括所有重要伪影在内的体积。例如，可以在离线工作站上教授初始样品检测程序，同时生产第一个工件，并使用测量软件WinWerth® 在设备上执行其他测量。这使得 TomoSim 能够加快进程并减少停机时间，例如 用于多班次运行的 TomoScope® 设备。

除了在完成第一个工件前及时完成程序创建和可行性检查外，断层扫描过程的模拟还可对 CT 参数进行测试和优化。在模拟体积的帮助下，可以检测到明显的伪影，例如由于光束硬化或旋转步骤太少而导致的 ，如有必要，可以选择适当的伪影校正。另一项新功能是对基于体积的分析进行完整的离线编程，例如毛刺检测、收缩分析、孔隙分析、文本识别、SurfaceScan 预定义或体积部分。

WinWerth® 中集成的 CAD 模块的另一个优势是，CAD 信息可用于三坐标测量机的定位。早在 20 世纪 90 年代中期，Werth 就以 CAD-Online® 的名义率先推出了这项技术。通过选择 CAD 模型上的几何特征，可以控制整个测量过程。测量机自动移动到生成的测量位置，并使用选定的传感器进行测量。
这样，例如 B。例如，可以使用探头自动捕捉测量点作为点云，或者使用 Werth 3D 贴片或共焦传感器，通过自动交错单个测量点，以高分辨率测量较大区域。图像处理传感器的照明设置等技术参数可直接在测量设备上设置，同时考虑到照明、测量对象和成像系统之间的相互作用。根据工件和设备或传感器的几何形状自动修改运动顺序，避免碰撞。

现在，许多 CAD 系统都提供集成 PMI（产品和制造信息）数据的选项。除了 CAD 元素的几何描述外，生成的 CAD 数据记录还包含设计者指定的尺寸。在选择几何属性时，测量软件WinWerth® 会在所有几何元素上分布测量点或扫描轨迹，这些测量点或扫描轨迹将被连接起来以找到解决方案，测量序列至少会部分自动创建。遗憾的是，由于创建 CAD 模型时的要求提高，这种解决方案仍未得到广泛应用。

如果要全自动生成完整的测量序列，所有必要的参数都必须存储在 PMI 数据中，或由测量软件自动确定。如果能满足这些要求，例如，用于隐形眼镜注塑模具生产的近公差金属工具的完整测量序列就可以在WinWerth® 中全自动生成。测量是通过多传感器三坐标测量机进行的，该测量机将光学距离传感器与图像处理相结合，并借助工件的自动旋转和回转轴。

对于大于相应镜头视场的轮廓，可通过与三坐标测量机数控轴结合使用的自动轮廓跟踪（轮廓扫描）进行整体捕捉。这种扫描方法非常适合检测几个相对较大的轮廓，例如冲压工具上的轮廓。 
另一种捕捉工件较大区域的方法是 "高清光栅扫描"（已获专利）。在这种方法中，图像处理传感器在工件移动过程中以高频率捕捉工件图像。这些图像经过重新采样和叠加，形成分辨率高达 20,000 万像素的整体图像。这样， ，例如，测量大型光纤耦合器上的 10 万个小钻孔只需 35 分钟b，而不是 7 小时。此外，通过高倍率测量大面积区域并对多幅图像进行平均处理，提高了信噪比，从而提高了精确度。该过程可根据测量任务的要求进行定制。
Rasterscanning HD P ，与使用Rasterscanning HD N 对整个工件进行矩形扫描相比，使用预设路径仅在感兴趣的区域捕捉图像可进一步减少测量时间和数据量。在旋转轴设备上，HD 旋转光栅扫描可在旋转过程中采集图像，并对旋转对称工件侧表面的 "展开 "整体图像进行测量。

利用二维轮廓图像处理和相关的图像处理滤波器，还可以对 CT 体积或点云的任何部分进行测量。例如，这使得测量由多种材料制成的工件变得尤为容易。除平面截面外，还可以使用圆柱形 CT 体积截面，利用体积截面传感器进行可靠测量，或利用WinWerth® VolumeCheck 进行检测。圆柱体的基底区域不限于圆形，可以是任何形状。因此，既能显示切割面的三维视图，也能显示切割圆柱体展开的二维侧表面。

偏心断层扫描可将工件定位在旋转台上的任意位置（已获专利）。无需对工件进行复杂费时的校准，从而提高了易用性。截面层析成像或 ROI 层析成像（ROI：感兴趣区域）用于高分辨率测量测量对象的部分区域，而无需高分辨率捕捉整个测量对象，例如 ，例如光栅层析成像，因此耗时且占用大量内存。多区域层析成像结合了偏心层析成像和断面层析成像的优点。还可以在测量对象的任意位置选择多个高分辨率局部区域。

在使用 X 射线层析成像技术（ ）测量金属塑料组件（如组装连接器）时，金属插针往往会因光束硬化和散射辐射而产生伪影，从而使塑料外壳的测量变得更加困难。在双光谱断层扫描中，测量软件将不同阴极电压下的两次 CT 测量合并到一个体积中。辐射光谱与两种材料相匹配。在确定不同材料之间的测量值时，体积中的伪影相应减少，从而降低了测量的不确定性。为此，WinWerth® MultiMaterialScan 采用专利的 subvoxelling 流程，从 CT 体积数据中自动计算出每种材料的单独 STL 点云，即使是多个不同的金属部件也不例外。

对于未受过测量设备操作培训的用户，WinWerth® 提供了一个选项，只需选择零件编号，即可启动自动程序序列。或者，也可以通过扫描生产订单上的条形码来实现。自动故障处理功能可在工件插入不正确等情况下提供帮助。

另外，还可以将工件更换系统集成到 TomoScope® 坐标测量机的外壳中，而无需采取任何辐射防护措施。通过几个满载的托盘，可以在夜间和周末进行测量。

也可集成进给装置自动装载。为此，可在离线工作站上远程准备测量程序。工件通过气闸送入机器人的安全区域。工件（如阀块、壳体和铸件）的几何特性几乎每半分钟就会被测定一次，与主工件的测量点云进行目标/实际对比，并检查工件是否有毛刺等缺陷。测量结果可在并行评估计算机的帮助下确定，并在通用协议中汇总，包括相互连接的多传感器设备的测量结果。

为了说明工件几何形状与目标值之间的偏差，可通过WinWerth® 用彩色编码显示偏差，与 CAD 数据进行比较。这种方法对于检查自由形状表面至关重要。测量时，需要扫描或捕捉物体的相关区域，并将其作为点云。随后，WinWerth® 将测量值与 CAD 模型进行比较。结果以矢量或彩色编码的方式记录与 CAD 模型的偏差。该评估可作为测量过程的一部分在设备上进行，也可在单独的评估站以离线模式进行。测量点的颜色表示目标值和实际值之间的偏差。为了将零件公差纳入可视化，公差分为四个基本等级：

• 正公差
• 负公差内
• 正外公差
• 负公差外

偏差量以颜色代码显示。此外，用户还可以根据自己的要求配置颜色代码。

为了将测量或计算出的偏差纳入生产流程，可以使用WinWerth® FormCorrect 在很大程度上自动修改规格数据。为此，要确定原始 CAD 模型与样品工件测量数据之间的偏差，并将其反映在模型上。测量软件由此生成一个修正的 CAD 模型，用于补偿注塑成型和 3D 打印过程中的系统性生产偏差。与传统的逆向工程相比，该技术的应用大大简化。由于精度高，通常只需要一个修正循环，这意味着开发过程的成本可以大大降低。对于高分辨率修正和内表面修改，建议使用带有 X 射线计算机断层扫描的坐标测量机。二维BestFit 软件也可以进行类似的操作。刀具校正既可用于安装新刀具（成型磨削、成型铣削），也可用于线切割校正定位偏差。

如果没有 CAD 数据，用户可以交互式选择测量点。在WinWerth® 中，既可以用鼠标直接选择，也可以自动分解为标准几何元素。从一个起点开始，四周会自动添加更多的点，直到所选元素（如 ，如圆柱体）的形状偏差明显增大。这表明已达到元素的极限，测量过程结束。

使用 3D CAD 数据定义测量序列更为有效。只需选择 CAD 元素，即可自动选择必要的测量点（专利）。在选择 CAD 补丁的基础上，考虑到指定的边缘距离，会选择被测物体上所有可从几何角度分配到该补丁的测量点。这样就能用最多的点数完整地捕捉到相应元素的形状。

实际上，在二维视图和剖面图中定义绘图尺寸是很常见的。在分析断层扫描生成的测量数据时也必须考虑到这一点。为此，可在工件坐标系中定义平面，并与 CAD 目标数据和实际点云相交。WinWerth® 可自动提取代表目标数据和实际轮廓的轮廓线。用于分析图像处理或测头扫描轮廓的软件功能也可用于评估以这种方式创建的切割轮廓的二维尺寸。