胡立煒 陳舒拉

(江西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械工程系，江西南昌 330013)

中國是目前世界上最大的模具生產(chǎn)基地，注塑模具又是其中一個很重要的組成部分。隨著模具生產(chǎn)的越來越多樣化，對測量行業(yè)也提出了很多的要求。原因是對注塑模具的驗證和某些尺寸的測量是傳統(tǒng)測量技術(shù)無法完成的，如何采用有效的方法取代傳統(tǒng)的檢測工具，提高塑料模具檢測精度是實際中急待解決的問題。

圖1所示是應(yīng)用白光掃描儀結(jié)合PolyWorks軟件對模具形位公差進行檢測的應(yīng)用流程。我們要檢測模具有兩個途徑流程，一個是直接檢測模具，另外一個是通過檢測成品達到檢測模具的目的。其流程為：以逆向掃描方式將成品或模仁、模腔、滑塊等關(guān)鍵零件掃描成點云數(shù)據(jù)，讀入到PolyWorks中與CAD設(shè)計出來的數(shù)據(jù)進行對位再加以比對檢測，透過色彩誤差分析圖，可以一目了然地掌握全域尺寸，以此快速精準地驗證出模具的品質(zhì)。

之所以采用白光掃描獲得數(shù)據(jù)進行驗證，而不是采用接觸式探針掃描或者激光掃描，是因為用白光掃描更有利于采集到大量數(shù)據(jù)點的各種特性。白光掃描系統(tǒng)采用照相法拍攝整個表面，而不是像激光掃描系統(tǒng)那樣，沿著幾千條微小的掃描線和幾千個三維掃描點來檢測表面，因此，模具表面上的任何部分都不會被漏檢。除此之外，白光掃描還具有以下優(yōu)點：

(1)整個系統(tǒng)比激光測量系統(tǒng)簡單，因為不需要便攜式坐標測量機(CMM)、測量臂來輔助進行整體定位。

(2)掃描過程中的噪聲要低得多(相對于三維點和數(shù)據(jù)掃描儀而言)，另外，因為沒有任何移動的系統(tǒng)，因此也不會產(chǎn)生振動。

(3)整體精度較高，因為在大多數(shù)情況下，不需要使用多次調(diào)試或“跳蛙”式設(shè)置，從而避免了累積誤差。

(4)聚焦場相當大，因此，校正多次掃描所花費的時間也較短。

PolyWorks的主要功能是快速和高品質(zhì)地處理由各種各樣的三維掃描儀獲取的點云數(shù)據(jù)，繼而自動生成各種各樣的世界通用標準格式數(shù)據(jù)。PolyWorks的主要功能分成兩大塊；一個是PolyWorks/Modeler即自動建立模型，數(shù)據(jù)的來源是任意一種三維掃描儀；一個是PolyWorks/Inspector即依據(jù)具有零誤差的CAD設(shè)計出來的數(shù)據(jù)和用掃描儀掃描的實際生產(chǎn)出的物品的數(shù)據(jù)，自動得出生產(chǎn)過程當中造成的人為誤差報告。

本文以逆向工程中電子產(chǎn)品外殼注塑模具形位公差的檢測過程為實例，闡述白光掃描量測系統(tǒng)結(jié)合PolyWorks自動檢測軟件進行實際檢測并生成報告的整個應(yīng)用流程。其內(nèi)容如下：

(1)運用白光掃描設(shè)備進行逆向掃描，獲得點云數(shù)據(jù)。圖2a為電子產(chǎn)品外殼注塑模具公模的模腔，圖2b為對模腔逆向掃描得到的點云數(shù)據(jù)。

(2)掃描所獲取的點云數(shù)據(jù)與原始標準的模具CAD數(shù)模讀入PolyWorks中快速自動對位。在PolyWorks中提供了各種快速地自動對位模式，包括：最佳化自動對位、特征對位、基準對位。對位功能能將掃描進來的點資料與CAD數(shù)模非常簡便及快速的對位，即使沒有CAD繪圖經(jīng)驗者也能輕易使用。如圖3。

(3)全尺寸比對(全域比對)及色彩誤差圖的呈現(xiàn)。在點云數(shù)據(jù)與CAD數(shù)據(jù)對位完成后，系統(tǒng)將自動分析比對出所有點的誤差值，并產(chǎn)生色彩誤差分析圖，并提供可自訂正負向公差的色差光學(xué)尺讓檢測人員進行顏色識別，快速進行全域誤差的檢視，檢測人員亦可任意選取適當?shù)慕嵌茸鳟嬅娴臄X取，作為檢驗報告的誤差圖。

從色彩誤差分析圖中可以發(fā)現(xiàn)，圖4中綠色部份誤差值為±0.02 mm，偏黃、橙、紅色的部分為正向誤差，代表該處為高于CAD的尺寸，也就是存在多料或上翹的情形，灰色部分為超出色差光學(xué)尺所設(shè)定的±0.2 mm范圍的部分，而偏藍、紫色的部分為負向誤差，表示該處存在缺料或下陷的情形。如要進一步查證準確的誤差值，只需要用鼠標點選任意一點，系統(tǒng)便會自動顯示該點處的誤差值或坐標值，也就是在計算機中即可實現(xiàn)三坐標量測的功能。

(4)比較點誤差值的呈現(xiàn)。如果想知道具體某一點的誤差值是多少，可以在色彩誤差分析圖直接用鼠標點選，鼠標所點之處就會立即呈現(xiàn)這一點的誤差值；或者在全域比對之前，可以事先打上比較點，也可以呈現(xiàn)這一關(guān)鍵點的誤差值。

(5)2D與3D檢測報表自動輸出。PolyWorks可以輸出各種報表檔案格式，如2D文檔與3D檢測報告檔，驗收人員可透過 Excel、Word、HTML或 PDF瀏覽器直接讀取，也可以利用PolyWorks提供的免費影響視圖3D瀏覽器讀取帶有誤差顏色的3D檢驗報告，為您遠程共享和修改檢測報告提供非常好的平臺。

(6)“宏”功能可做到100%自動檢測。PolyWorks提供的全智能化“宏”功能，會自動記錄您之前所有的操作和比對結(jié)果，在檢測同一款式另外一件模具時可以調(diào)用“宏”，它會自動檢測、比對、出檢測報告，為您的工作起到事半功倍的效果。

圖5中的幾個字母按鍵，就是“宏”按鍵，只要直接點擊按鍵，就可以完成所有操作，即使是一線的工人師傅也可以操作。

本文提出的逆向工程應(yīng)用于注塑模具形位公差的數(shù)字化檢測方法，克服了以往模具檢測使用三坐標量測機所帶來的價格相當昂貴，且需以夾具對被測量物件做精準定位，其過程繁瑣、費時、費力等缺點。該檢測方法能夠檢測出傳統(tǒng)方法難以達到足夠精度要求的復(fù)雜曲面誤差，對于實現(xiàn)生產(chǎn)檢測的自動化、數(shù)字化具有重要的應(yīng)用前景。

［1］趙萍，李永奎，白雪衛(wèi)，等.逆向工程中數(shù)字化測量方法及其應(yīng)用［J］.機械設(shè)計與制造，2009(2).

［2］林清和，肖楠.馬路科技與PolyWorks CAV快速計算機輔助檢測［J］.CAD/CAM 與制造業(yè)信息化，2007(4).