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为激光跟踪仪摇旗呐喊:


精密测量工具如何帮助爱浪者捕捉终极巨浪
How the Precision Measurement Tool Helps Wave Worshippers Catch the Ultimate Barrel

对于数百万北美人来说,夏末秋初意味着一件事,而且只有这一件事:随着大西洋飓风季完美风暴的到来,冲浪黄金季来了。

从坎佩切湾和墨西哥湾沿岸的棕榈树社区,到缅因湾沿岸的新英格兰地区,猛烈的风暴几乎可以影响大片热带、亚热带和中纬度海岸线的任何地方。热带风暴可能就在家门口形成。又或者,它们发起于非洲附近海岸,缓慢地移向当地水域,在海上行进的过程中,变得越来越强。

即使像缅因州或加拿大滨海省这样不经常有风暴直接登陆的地方,也会有冲浪者所称的“史诗级巨浪”现身,这些浪头可能来自数百英里之外,由旋转的暴风眼催生。连绵巨浪涌到冲浪者面前,让他们一次又一次驭板破浪勇往直前。

过去,这些冲浪板是手工制作的。如今,大多数都是用 CNC(计算机数控)机床制造的。据《今日冲浪者》的说法

当然,为了让数控机床正常工作,必须对其进行检查,以确保其切割的内容在公差范围内;确保组成机器本身的部件没有损坏,并确保其制造的冲浪板在 CAD 模型所显示的正确公差范围内。这正是 3D 计量激光跟踪仪的用武之处,它是整个冲浪者社区中不言自明的“英雄”。因为如果没有这一关键的质量控制保障措施,校准不当的数控机床可能意味着成品在首件检测时无法通过自身的质量控制,从而导致:销售量减少、退货增加,或者更糟糕的是,冲浪者受伤的情况增加,对估值 100 亿美元的产业造成负面影响。

激光追踪仪 101

因此,对于必须定期进行大规模测量和机械质量控制的行业来说,激光跟踪仪是当今不可或缺的首选资源。它们提供由一位操作员收集的精确三维测量结果,历来是航空航天和汽车行业的常见解决方案。但是,正如上文所证实的那样,它也有利于涉及制造和批量生产(比如冲浪板)的其他行业的多个应用领域。

激光跟踪仪是简单的工具:它们测量两个角度和一个距离。跟踪仪将激光束(因此称为“激光跟踪仪”)发射到被测量物体对面的一个逆反射靶标(通常为呈球面安装的逆反射器,或 SMR)。反射的光线即代表其返回跟踪仪的路径。当光线重新进入跟踪仪时,跟踪仪中的测距仪便会计算从跟踪仪到反射靶球的距离。收集到的坐标数据会被传输到计量软件,以确定测量点的 X、Y 和 Z 坐标。该软件最终使用收集的点进行解释和建模。

激光跟踪仪使用两种类型的测距仪之一。第一种是干涉仪,它使用相对距离进行测量,这意味着它可以精确测量目标的运动,但不能提供绝对位置。第二个是绝对测距仪 (ADM)。大多数激光跟踪仪使用 ADM 技术。

ADM 基于相移技术,其工作原理是向目标发送已知波长的信号,然后测量接收到的信号的相位差。两者的差值就是到跟踪仪的距离。必须发送多个波长的信号,首先发送长波长信号,以粗略估计目标的位置,然后发送短波长信号,以提供更高的精度。ADM 往往精度较高,但测量时间较慢。FARO 开发了“高级 ADM”系统,可减少信号改变频率所需的时间。FARO 的第六代 ADM 技术是集成绝对距离测量 (iADM)。iADM 允许从同一激光束测量角度和距离。这消除了双光束 ADM 技术有时会出现的误差和漂移。

与许多三维测量设备一样,激光跟踪仪的速度和精度因构造和规格而异,并且适用于整个制造生命周期,包括:

  • 校准:在装配过程中执行实时测量,以确认公差并维持或改进质量控制
  • 机器安装、校准和维护:确保机器校准并监控机械部件,使其符合操作规范
  • 部件和组件检测:生成实际(与标称)数据的数字记录,以验证是否符合质量要求
  • 工具、模具与建模: 进行体积精度测量来监控磨损情况和确保一致性
  • 反向工程:对于没有设计图和 CAD 图纸的部件和组件,获取精确的数字化测量数据
  • 机器人校准:对机器人进行现场、例行性维护校准,确保符合规格要求和输出的一致性

尽管已有如此众多的应用范例,但某一些行业仍然在回避采用激光跟踪仪技术,因为人们对其使用难度,存在不合时宜的刻板印象。通常情况下,测量需要大量的人工操作,要求激光装置和 SMR 之间有绝对的视线,如果两者之间有任何阻隔,光束就会中断,测量过程就必须重新开始。操作员需要更广泛的培训和经验才能高效地使用激光跟踪仪。

不过,最近的创新技术减轻了这种担忧,即使视线光束中断,激光仪也能主动定位并锁定目标。因此,操作员无需严格培训即可开始使用该技术,并且测量大型或复杂物体所需的时间也大大减少。此外,在测量隐蔽或难以触及的区域时,使用 6Probe 等附件可通过其 6 个自由度 (6DoF) 功能提供无线手持协助。这些特点使激光跟踪仪成为一种应用广泛、快速且易用的解决方案。

让冲浪社区如鱼在水

精密测量工具如何帮助波浪崇拜者捕捉终极桶

数控机床和激光跟踪仪之间的共生关系怎么强调都不为过。可以说,两者缺一不可。

然而,有必要强调的是,虽然计算机辅助设计和计算机辅助减材制造的速度和效率会随着时间的推移而增加,但如果负责设计相关产品(任何产品,无论是冲浪板还是帆船)的设备彻底失败,或无法兑现为批量生产生成精密测量结果的承诺,那么这些节省的成本将无法实现(或以更慢的速度实现)。

用冲浪者的语言表述激光跟踪仪的重要性,年逾八旬的冲浪板设计师、冲浪界传奇人物 Skip Frye 可能有着最好的版本:“于我而言来,冲浪就像演奏音乐。你是在用不同的板子,弹奏出不同的旋律。”

如果将 Skip 的比喻延伸到极致,那么激光跟踪仪就是精确的测量工具,冲浪板经由它的“校准”,奏出最完美的音符。

因此,今年,当大西洋盆地再次风起云涌,热带风暴开始将其水域搅成 10 英尺、20 英尺和 30 英尺的“炸弹”时,请想一想,激光跟踪仪,而不仅仅是数控机床,在幕后功不可没。

海浪震天,对吧?!

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