如何操作激光扫描测头？

任务导入

激光扫描测头的数据是三坐标逆向设计模型数据的依据，所以本任务主要介绍激光扫描测头的操作流程。

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1.运动控制和数据采集方式

HEADER 激光扫描测量系统软件（以下简称HEADER 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 软件和测量机软件同时工作来完成激光扫描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（尺寸测量接口规范）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 软件采集激光扫描测头的数据。具体步骤如下。

（1）先打开测量机软件并“回家”，如图4-1-1所示。

图4-1-1　机器“回家”

（2）运行HEADER 软件，此时会弹出“输入机器当前坐标”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 软件和测量机软件就拥有相同的机器坐标。

（3）HEADER 软件有标定和测量两个工作模式。在HEADER 软件界面的左上方有“标定”和“测量”两个按钮。当激光扫描测头初次安装或激光扫描测头方向发生变化时都要进行标定，无论在什么状态下进行标定必须先单击“标定”按钮，要进行测量必须先单击“测量”按钮。

2.标　定

激光扫描测头初始安装或激光扫描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

首先，通过标准球杆上的M8 螺栓将标准球固定在三坐标测量机工作台中间位置。然后，根据被测工件的形状调整激光扫描测头的方向，通过手动调节柔性测座的角度，或在HEADER 软件中改变A 角和B 角的回转角度。最后，利用操纵杆控制三坐标测量机运动使激光平面和标准球相交，交线尽量过球心，同时在HEADER 软件界面左侧大窗口中图像的弧形顶点与十字线的交点处重合，如图4-1-2所示。

图4-1-2　标定前的准备

2）标定过程

单击“标定”命令会提示输入PH10 的角度，若机器不配备PH10，直接输入“0，0”即可。此时，C 盘的根目录下会生成calibration.dmi 文件，在测量机软件中打开该文件并运行，机器开始进行第一步标定，标定结束后弹出“ocean”对话框，提示第一步标定结束。接下来再单击“标定2”命令，此时C 盘根目录下会生成calibration2l.dmi 文件，在测量机软件中打开该文件并运行，机器开始进行第二步标定，标定结束后弹出“ocean”对话框，提示第二步标定结束，同时在HEADER 软件左侧弹出标定结果。第二步标定的时间要比第一步标定的时间长，激光扫描测头每改变一个方向都要进行标定。

3）标定结束

在HEADER 软件左侧的标定结果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 = 0.01 mm，b= 0.14 mm），参考值是正常的标定结果，若a、b 都在参考值附近，则表明标定正常，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，如已标定的测量方向有A0B0 和A90B-90等。若标定结果a、b 两个值都远远超过参考值，则表明标定结果不正常，应从“已标定的测头方向”的列表框中删除，单击列表框右边的“删除”按钮即可。若激光扫描测头初次安装，则在此之前所有的标定结果都不能再使用，这时应单击“全部删除”按钮，清除列表框中的测头信息，至此测头标定结束，如图4-1-3所示。

图4-1-3　测头标定结束

3.测　量

单击HEADER 软件左上角的“扫描测量”命令进入测量模式，如图4-1-4所示。

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图4-1-4　“扫描测量”命令

1）选择测头方向

单击“选择测头方向”按钮，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PHI0 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

在测量之前首先要利用两个点或三个点确定测量路径。如果测量区域很小，测量宽度小于60 mm，则利用两个点可确定测量区域，一个点是起始点，另一个点是方向点，设置完成后开始从方向点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，第二个点是方向点，第三个点是边缘点，由这几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，单击“起始点”按钮，如图4-1-5（a）所示；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，单击“方向点”按钮，如图4-1-5（b）所示，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，单击“边缘点”按钮，如图4-1-5（c）所示。单击“生成路径”按钮，生成测量路径的规划，如图4-1-6所示。注意：在确定每个点时应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起伏过大，则可能会超出激光扫描测头的景深，在这种情况下要分两次进行测量。

图4-1-5　规划测量路径

（a）单击“起始点”按钮；（b）单击“方向点”按钮；（c）单击“边缘点”按钮

图4-1-6　生成路径

3）设置测量间隔

测量间隔分为沿扫描方向的间隔和沿光条方向的间隔，其反映了取点的密度。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扫描速度无关。测量间隔的单位均为mm。通常可将沿扫描方向的间隔和沿光条方向的间隔设成相同大小，对中小型工件可设0.2～0.6 mm，对大型工件可设1 mm 以上。

4）数据存放路径

单击“数据保存”按钮可选择测量数据的文件名和存放路径，为防止数据被覆盖，相邻两次的测量数据不使用同一路径下的同一个文件名，如图4-1-7所示。

图4-1-7　数据存放路径

5）扫描测量

单击“开始测量”按钮，然后用HEADER 软件打开并运行目标文件，即实现自动测量。图4-1-8 为扫描测量一个方向完成的点云图。

图4-1-8　点云图

任务实施

激光扫描测头的基本步骤有哪些？

知识拓展

用激光扫描测头从不同的角度对一个零件进行测量，并测量出不同方向的点云数据。