用激光扫描技术检测紧密封装中的元件

在将内部零件植入紧密结构的工程中，激光扫描技术起着重要的作用。然而问题就出现了，该怎样验证这种快速成形造成的组件配合程度的参差不齐，往往它比已经完成部分松一些。因此，他们提供的仅仅是如何组装在一起的粗略方案，对于更深层次的设计要求，这是远远不够的。如果将这种不精确的快速成形方法应用到工程中，将给整个工程增加五万美元的铸模费，更糟糕的是，会将产品上市时间推迟四至六周，算起来可能会损失上百万美元的收入。
    有些公司借助激光扫描服务中心来解决上述问题，将快速成形的精确度做到0.001英寸，这样可以很容易地辨别出不精确问题是由成形不够精确还是设计本身造成的。通过对原型的测量，工程师们可更改设计并调整公差。利用激光扫描技术，这种在主体固态模型中的快速成形工艺更加规范化，并且用这项技术更精确地评估设计方案。一旦检测出某个区域结构不够紧密，激光扫描服务坊便将该区域放大，便于仔细地观察，进行调整，因而可以提前数周把产品推入市场。
    许多便携产品所要求的小巧而又紧密的构造，给众多机械工程师提出了许多挑战。在很多工程中，最大的挑战莫过于将所有的元器件集中到一个外壳内。外壳的几何越来越复杂，有许多3D表面，设计任务变得更加复杂，因而尺寸很难测量出来。此外，在某些工程中，许多的外壳设计还需要与内部元器件尺寸大小恰好匹配。
    在设计过程中，工程师们可以建立一套整个产品线上的装配模具，使得所有的物体看上去正好配合。但是在找不到配合紧密的精密组件的情况下，他们根本无法考虑对注模或压铸件模具进行投资，因为谁也保证不了之后的组件是否能够组装起来，并且运行正常。问题的症结在于，立体快速成型（SLA）工艺的公差相当大，一般大约是0.002英寸，而一般的产品生产过程中只允许0.005英寸的公差范围，当把这些组件安装到一块儿的时候，他们无法判断所见到的过盈是由于超出了公差范围还是设计出了问题。他们也不能确定其他看似配合良好的组件是否真的配合得很好，一旦投产，仅仅因为组件超过公差范围就会导致组件之间永远不再配合了。
    压铸件模具和注模零件价格往往为每件五万美元，需要四到六个星期完成。但风险很大，如果你做出来的模具在生产中出现毛病，你必须修改模具，这可能花费一万美元，需要几个星期的时间才能完成。如果遇到模具偏差太远乃至不得不重新设计，是最糟糕不过的了，它将耗费你又一个五万美元，同时将延误四到六个星期的交货期。考虑到便携产品的更新速度很快，它的市场周期一般是18到24个月，因而延误带来的损失实际上比模具本身带来的损失还要大。任何延误产品上市时间的代价是有目共睹的，首先是，本来可以在产品周期中得到的巨额收入都丢了，而且将错失更多与对手竞争的商机。所以，设计准确是一切工作的根本。
    激光扫描工作坊
    一个可行的方法是在设有坐标系的机器上进行测量，但是对于几乎全是曲面的零件这似乎毫无用处，原因是曲面上找不到可供测量的参考点。激光扫描是一种有代表性的可视解决方案，它按照模具的表面形式，复制复杂零件的整个几何结构，精确度高达0.001英寸。接着层层展现出模具的概貌，通过与原先设计的几何尺寸比较，可以确切地得到它们的差别。激光扫描系统将激光照射到物体表面，同时摄像头从三个方向对它不断地拍照，得出距离差值和激光束的侧面轮廓，这样就可以精确地把物体复制出来。激光扫描仪可以在没有模板或夹具固定的情况下快速测量大型零件，比起用探针的方法，得到的数据点要多得多。激光扫描仪上没有任何探针直接与物体接触，因此当遇到软的物体或测量很小的通孔或槽时，与探头相比，激光的优点更加明显。
    许多便携系统的设计者一年中很少用到这种激光扫描技术。因而自己购买一台激光扫描仪不是明智之举。除费用高之外，还得面临培训操作员和维修人员的挑战，另外还存在仪器购买后被荒废的可能。新推的服务中心可以按照项目提供激光扫描服务，帮助用户获得高精度、快速和适当价格的服务。在那里，工作人员可以向你解释激光扫描工艺的性能和局限性，并确保他们的客户掌握所有必要的信息，从而拟定设计方案。
    节省费用
    举个典型的例子，设计人员只需在投产前，运送便携式放映机的不同组成元件即可。放映机形体小巧，有很多功能。它的造型长而细，很容易放入一般放映机不能进入的空间。设计人员会在几天内收到电脑辅助设计文件，该文件会详细说明产品的全部几何尺寸。每个单独点的精度是8微米，由“点云”（point cloud）形成的表面精确度至少达到0.001英寸。当设计人员找到一些可疑区域时，可以向扫描工作坊索要放大的图样或者重新扫描更高精度的图样。