面對(duì)激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)，企業(yè)的生命已不僅僅是采用現(xiàn)代管理制度、實(shí)施各種降低成本的信息管理系統(tǒng)，更需要不斷地開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品，只有不斷創(chuàng)新才能使企業(yè)不斷發(fā)展。因此圍繞產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的各種技術(shù)手段應(yīng)是企業(yè)首先考慮的問(wèn)題。 開(kāi)發(fā)全新的產(chǎn)品是個(gè)耗時(shí)費(fèi)錢(qián)的系統(tǒng)工程，因此立足于現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行改型設(shè)計(jì)就成為廣泛采用的方式。事實(shí)上不僅在中國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)家，即使是西方發(fā)達(dá)國(guó)家，產(chǎn)品改型設(shè)計(jì)也是最主要的開(kāi)發(fā)方式，既能降低開(kāi)發(fā)成本，又縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。 與此趨勢(shì)相伴隨的是，作為產(chǎn)品改型開(kāi)發(fā)所必不可少的數(shù)字化測(cè)量技術(shù)得以迅速發(fā)展。這既是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求催生的結(jié)果，同時(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展也提升了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的效率，兩者相輔相成，共同發(fā)展。數(shù)字化技術(shù)，尤其在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)領(lǐng)域、產(chǎn)品逆向工程領(lǐng)域及產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域，針對(duì)復(fù)雜曲面的非接觸式、空間三維數(shù)字化測(cè)量技術(shù)變得越來(lái)越重要！ 短短幾年間，數(shù)字化測(cè)量技術(shù)已從接觸式過(guò)渡到非接觸式，這得益于光學(xué)、材料科學(xué)、計(jì)算技術(shù)等等各相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的迅速發(fā)展。非接觸式數(shù)字化技術(shù)已非常成熟，同時(shí)也派生出各種形式，使用也愈益方便、靈巧，測(cè)量精度也得到不斷提高。有光學(xué)照相系統(tǒng)（如德國(guó)的COMET VariZoom），有激光掃描系統(tǒng)(如法國(guó)的KREON系統(tǒng))。光學(xué)系統(tǒng)有定焦的、變焦的等等。激光掃描系統(tǒng)有單束激光、線狀激光等等種類(lèi)。這些系統(tǒng)可按不同的方法進(jìn)行分類(lèi)，如激光束的波長(zhǎng)、激光發(fā)生器的不同等。 由于是多個(gè)相關(guān)學(xué)科的綜合發(fā)展，在數(shù)字化技術(shù)領(lǐng)域的提供先進(jìn)技術(shù)的主要是西方的工業(yè)化國(guó)家。國(guó)內(nèi)的一些主要用戶(hù)基本上都是采用了進(jìn)口設(shè)備，雖然國(guó)內(nèi)也有研發(fā)企業(yè)，但無(wú)論是技術(shù)性能、產(chǎn)品可靠性、使用方便性等，還是市場(chǎng)影響無(wú)法與國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。 由于數(shù)字化技術(shù)設(shè)備系統(tǒng)的高科技特性及研發(fā)的成本高昂，因此其價(jià)格也相當(dāng)昂貴。但他不是消費(fèi)品，而是幫助企業(yè)贏利、發(fā)展的工具，因此得到相當(dāng)多用戶(hù)的認(rèn)同。其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展，掃描對(duì)象也千差萬(wàn)別，牽涉到各個(gè)領(lǐng)域，有制造業(yè)如汽車(chē)、家電產(chǎn)品、有生物工程如人體工程產(chǎn)品制造、甚至在文物保護(hù)領(lǐng)域都有現(xiàn)實(shí)的和潛在的需求。 但是數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)備也不是萬(wàn)能的，由于用戶(hù)需求的多樣性，目前在市場(chǎng)上常見(jiàn)的數(shù)字化技術(shù)產(chǎn)品如線狀激光和數(shù)字照相技術(shù)產(chǎn)品，一方面這些產(chǎn)品已進(jìn)入成熟期，可靠性等已經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的檢驗(yàn)，另一方面對(duì)掃描對(duì)象的處理也存在相當(dāng)大的局限性，特別是針對(duì)一些特殊場(chǎng)合很難進(jìn)行采樣，如汽車(chē)內(nèi)飾的某些局部區(qū)域，很難被采樣到；又如一些需要固定的物體可能會(huì)有局部的遮擋形成死角部位，都很難被檢測(cè)到；也大大影響這些產(chǎn)品的進(jìn)一步推廣。 因此市場(chǎng)需要一種全新的數(shù)字化技術(shù)產(chǎn)品，要求系統(tǒng)與傳統(tǒng)數(shù)字化產(chǎn)品一樣具有高可靠性、使用方便，同時(shí)又能彌補(bǔ)傳統(tǒng)數(shù)字化產(chǎn)品的不足，主要體現(xiàn)在定位靈活，盡可能多地適合不同場(chǎng)合的需要。 日前，一款來(lái)自德國(guó)專(zhuān)業(yè)數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)研發(fā)公司Steinbichler Optotechnik GmbH的手持式掃描系統(tǒng)COMET T-Scan在業(yè)界引起了廣泛注意；并于10月份，與其中國(guó)大陸的合作伙伴迅利科技有限公司（RP-Technology Ltd.）一起，在2002 北京CAD/CAM展示會(huì)上正式發(fā)布并展出了該系統(tǒng)。 智能化、手持式的Comet T-Scan掃描器可以很方便地由任何人使用而不需專(zhuān)人使用，就像用一個(gè)刷子在曲面上刷漆一樣，可以通過(guò)掃描器在曲面上移動(dòng)來(lái)獲得大量的高質(zhì)量三維坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)。由下圖可知，T-Scan是由一個(gè)空間定位接收系統(tǒng)、控制器及手持激光掃描器構(gòu)成。手持激光掃描器上有許多天線裝置用于發(fā)射信號(hào)，而空間定位接收系統(tǒng)通過(guò)接收到的手持式激光掃描器發(fā)出的信號(hào)，就能精確定位手持式激光掃描器在空間的位置，從而可在坐標(biāo)系中將工件表面數(shù)字化，獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)。同時(shí)T-Scan還配有一套接觸式的測(cè)量探針，來(lái)獲取工件表面的某些特征點(diǎn)的坐標(biāo)，這樣即使工件在掃描過(guò)程中變動(dòng)了位置，也能保證將不同位置掃描的結(jié)果組合到一起，以獲得完整的數(shù)字化模型。 T-Scan不但能輸出各種標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ玫臄?shù)據(jù)格式以方便后續(xù)的CAD軟件造型、加工，而且能接收三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的數(shù)據(jù)以建立車(chē)身坐標(biāo)。這樣就能將掃描的數(shù)字化點(diǎn)云模型整合到用戶(hù)已有的CAD數(shù)模上（若有的話），或?qū)⑼ㄟ^(guò)不同數(shù)字化設(shè)備采樣到的、或用戶(hù)自己設(shè)計(jì)的模型在電腦上整合在一起，整正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化樣機(jī)的目標(biāo)。 尤其是該系統(tǒng)選用了對(duì)人體無(wú)害的激光束，體現(xiàn)了開(kāi)發(fā)商的環(huán)保理念。而且工件表面不需要噴顯像劑，一方面提高了精度，另一方面有助于保護(hù)工件的表面，尤其是一些表面經(jīng)過(guò)特殊處理的工件。 T-Scan系統(tǒng)的測(cè)量原理（見(jiàn)圖）：由一個(gè)多邊形鏡頭定位的一根直線可視激光束（670nm，激光等級(jí)2），通過(guò)高頻（10kHz）掃描來(lái)對(duì)物體表面進(jìn)行掃描測(cè)量；應(yīng)用三角定律，激光束在物體表面經(jīng)反射后由激光接受器接收，然后經(jīng)計(jì)算獲得物體表面的位置坐標(biāo)。 而激光掃描器的六度空間位置（三個(gè)空間定位加三個(gè)轉(zhuǎn)角）則由光學(xué)跟蹤器來(lái)確定，該跟蹤器會(huì)自動(dòng)捕捉激光掃描器上共29個(gè)紅外定位點(diǎn)中至少4個(gè)點(diǎn)，從而確定該激光掃描器的空間位置。 通過(guò)移動(dòng)掃描器，整個(gè)物體表面就能被記錄下來(lái)。而測(cè)量下來(lái)的三維坐標(biāo)點(diǎn)則會(huì)實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)顯示屏上。一個(gè)導(dǎo)航束用于確定在移動(dòng)掃描器時(shí)能保持最佳的光束距離。 T-Scan系統(tǒng)的特點(diǎn) 掃描寬度大：掃描寬度90毫米，對(duì)于較大物體也能保持較快的掃描速度； 實(shí)時(shí)顯示：在掃描過(guò)程中，掃描結(jié)果可以實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，這使得掃描操作變得非常直觀（像刷油漆一下簡(jiǎn)單）； 激光等級(jí)2：由于采用等級(jí)為2的激光束，從而不需專(zhuān)門(mén)防護(hù)，對(duì)人體無(wú)害； 可變的點(diǎn)云密度：由于可以在一根掃描激光束內(nèi)調(diào)節(jié)點(diǎn)密度，使得我們可以自動(dòng)獲得高密度的物體輪廓線； 點(diǎn)與點(diǎn)間飽合度控制：通過(guò)對(duì)激光束內(nèi)點(diǎn)與點(diǎn)間飽合度的自動(dòng)控制，使得即使在測(cè)量帶垂直結(jié)構(gòu)的物體時(shí)也能獲得較高的精度，因此可避免針對(duì)被測(cè)物體的準(zhǔn)備工作。 通過(guò)預(yù)先標(biāo)定好的掃描頭獲得絕對(duì)三維坐標(biāo)：無(wú)論是激光掃描頭還是光學(xué)跟蹤器都處于已標(biāo)定狀態(tài)，因此用戶(hù)不需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行繁瑣的標(biāo)定工作。 測(cè)量體積大：工作范圍在2米-6米，可以測(cè)量較大的物體。 測(cè)量精度高：在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量范圍內(nèi)測(cè)量精度達(dá)0.03mm； 與接觸式測(cè)量間的通信：通過(guò)接觸式測(cè)量確定點(diǎn)坐標(biāo)，并能快速生成基準(zhǔn)坐標(biāo)系。 正是基于T-Scan系統(tǒng)高精度、速度快且易學(xué)易用的特點(diǎn)，目前在歐美及日本等地區(qū)獲得了巨大的成功，攘括了汽車(chē)整車(chē)開(kāi)發(fā)、零部件設(shè)計(jì)、模具開(kāi)發(fā)、家電設(shè)計(jì)、航空航天部件檢測(cè)等制造領(lǐng)域，此外還被應(yīng)用于如醫(yī)學(xué)人體器官?gòu)?fù)制、文物測(cè)量保護(hù)等領(lǐng)域。我們相信，該系統(tǒng)的引進(jìn)將進(jìn)一步豐富我國(guó)制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的手段！