激光扫描仪革命性工控数据采集技术极速削减汽车车身数据采集时间
计算机的限制导致了泥塑模型的诞生，这给设计工程师提供了创造自由；而激光扫描技术则帮助汽车制造商在短短75%的时间内完成从这些模型上采集复杂表面几何尺寸的任务。混合了技术、直觉和艺术，开发车身部件的问题源于这一事实：大多数复杂设计挑战通常是通过泥塑模型来解决，而不是在计算机中解决。然后，设计工程师就面临更新计算机辅助设计（CAD）模型以反映泥塑模型变更的挑战。利用坐标测量机器（CMM）对泥塑模型表面的点进行采集是一项艰巨任务，因为它需要大量时间；他们不断地在CAD文件与实际模型之间转换，以确保采集足够点来完全定义该表面，从而使计算机模型与泥塑模式一致。
近期，一些开发者已经开始使用NVision提供的激光扫描仪，这款设备能够快速地从泥塑模型表面采集数百万个点，足以全面捕捉到这个特征所需信息。获得的点云可以输入到CAD中，并用于创建新的精确表面。此外，这种方法不仅节省了大量时间，而且提高了工程师们对匹配准确性的信心，因为它们能完美地实现CAD和泥塑模式之间的一致性。
提取复杂物体特征带来的困难“相比于过去制作这种模具时整个过程所提供的大量优势”，曾任Porsche工程服务公司摄影工程师Martin Meade回忆道，“但当事情变得非常棘手时，在任何一个项目生命中的几个关键时刻里，人们往往发现自己无法依赖这些工具。当我们需要突出且视觉上吸引人精细变化时，我们必须回到现实世界中的模具去寻找那些自由和灵活性。”
举例来说，当将轮圈嵌入后保险杠内部时，要让两部分平滑融合是极其困难。这通常涉及抹去并刮擦一些粘土直至看起来自然，但这之后便会遇到另一个巨大的挑战，即用算术方法准确提取现实世界模具上的特征。在过去，设计工程师经常使用接触探头在CMM上手动移动一次次测量一个点。而最大问题之一就是定义复杂曲线可能需要大量数据点，因此几乎不可能确定哪些数据是必需的，他们通常会先收集一些数据，然后把这些数据迁移到CAD程序中，并试图定义曲线并与真实模具比较。如果外观不符，那么他们又不得不回到真实模拟中重新测量那些需要完善的地方。
为了确认CAD模式与真实模拟一致之前，这个过程可能重复多次，即使当最终完成建模的时候，他们也不能保证是否真的捕捉到了正确几何尺寸。此外，由于CMM及其所有接触设备都必须直接接触物体以作标记，对柔软材料如粘土进行测量是不可能达到精度要求，因为操作员无法施加相同力量压住每一点。
由于这些局限性，使得Meade及其同事评估采用非接触式数据采集方法。在市场产品评估后，他们确定满足需求的是来自NVision公司的一款激光扫描仪。“我们花费6到10个月研究不同的技术，”Meade说，“我们考虑过白光系统，但是发现它只能距离1.5米才有正确聚焦长度，所以基本上不能完全扫描车辆内部。我们的选择基于高精度以及适用于安装紧凑空间内部的事宜。”
为了记录车身形状或其他组件（搭配粘土样本），技术人员只需手持激光传感器，将激光束投射至车身上构成系统由3D激光扫描仪、一台配备传感器机械数字化仪、一台个人电脑及专用软件构成。这套系统允许技术人员像绘画一样随意移动自带传感器，将激光条纹投射至物体表面，每小时收集数百万数据点。当执行此操作时，它产生连续D坐标线并通过专用卡片将其保存为立体版图格式，然后输出给ICEM Surf处理，以便进一步转换为三维场景。
利用这类设备的一个主要优点是在较短时间内生成大量数据——对于每个粘土样本，大约收集数千万个单独之处。但是，其第二大优缺势在于高度精度，不受操作者的影响，只要将微小透明束投射至对象之上即可避免遗漏区域；同时，没有必要物理接触柔软材料，也无需留下任何痕迹。这使得整个流程更加迅速、高效，让原本耗费长时间进行的手工工作现在可以轻松完成。此外，此类设备还被应用于空气动力学领域，如逆向工程等，其中未来的潜力仍然值得期待。
