F-SCAN 激光扫描测头使用手册MC-015F -S C A N 激光扫描测头目录第一部分概述 (1)一、主要特点 (1)二、主要技术指标 (1)第二部分系统组成及安装 (2)一、系统组成 (2)二、硬件安装 (2)三、软件安装 (3)1．图像采集卡驱动程序的安装 (3)2．光栅计数卡驱动程序的安装 (3)3．测量软件的安装 (3)第三部分操作流程 (4)一、运动控制和数据采集方式 (4)二、标定 (5)三、测量 (5)第四部分精度检测方法及验收规范 (7)常见问题答疑 (8)第一部分概述F-SCAN激光扫描测头是为适应复杂形体的测量而开发的新一代产品。

它能根据测量需要在三维空间内任意变换方向，从任意角度测量同一个物体，不同角度下的测量数据能自动拼合到一起，从根本上克服了传统方法测量存在死角，测量数据拼合复杂，拼合精度低等缺点。

将该测头安装在三坐标测量机上，根据规划的区域可以自动测量任意形状的物体。

测头在每个方向下都要进行标定，本系统采用标准球作为标定器具，标定过程简单、快捷。

在测量过程中只要保持工件位置和标准球的位置固定不变，测头在不同方向下的测量数据可自动拼合。

另外，使用同一个标准球作为标定基准，可将激光测头的测量数据和机械测头的测量数据统一到一个坐标系中。

一、主要特点●标定简单利用一个标准球可完成测头沿任意方向的标定，标定过程象标定一个机械测头那样简单，沿不同测量方向的数据都以标准球的球心为基准，因而能自动拼合到一起。

●测量过程简单通过测量机的操纵杆控制测头运动，在被测物体上采集两个或三个点可确定一个测量区域并生成扫描路径，三坐标测量机根据测量间隔沿规划好的测量路径做匀速扫描运动实现数据自动采集。

●测量效率高测量宽度和深度远远大于普通激光扫描测头。

●测量精度高二、主要技术指标重量：420 g尺寸：150⨯100⨯45mm测量速度：9216点/秒测量宽度：60mm测量景深：80mm标准工作距离：150mm测量精度：±40μm (3 Sigma)激光等级：2级（可见红光）第二部分 系统组成及安装一、系统组成序号 名称 数量 备注 1 F-SCAN 激光测头 1 M8接口方式2 图像采集卡 13 光栅计数卡 14 I/O 控制卡 15 标准球 16 测头信号电缆 17 柔性测座 1 8HEADER 数据采集软件1二、硬件安装1．测头系统硬件整体示意图图象采集卡I/O 控制卡F-SCANPH10测头信号线光栅计数卡X 轴光栅读数头Y 轴光栅读数头 Z 轴光栅读数头光栅计数卡到光栅读数头的连线：为了保证光栅计数卡能获得稳定的光栅信号，要求直接从光栅读数头引出三路光栅信号至光栅计数卡，三路信号的接线定义如下：光栅尺的默认分辨率为0.0005mm, 若采用其他分辨率的光栅需要在HEADER测量软件的可执行文件目录下修改resolution.dll文件（可用记事本打开该文件，其中的三个数分别代表三路光栅的分辨率）。

若按上述方法接线后，在HEADER测量软件中显示某一轴的读数与测量机软件中读数相反可修改可执行文件目录下修改direction.dll文件，其中的1或-1代表方向。

2.计算机安装将图像采集卡和I/O控制卡插到计算机的PCI插槽中，并用附带的扁平电缆将这两个卡连在一起。

将光栅计数卡插在另一个PCI插槽中。

3．测头安装如果测量机标配PH10T，可通过测头上的M8螺栓与PH10T相连，当PH10T两个角度均为零时调整测头方向，使测头投射出的激光线的方向与测量机前后运动的方向一致，使测头正面朝向测量机的正前方。

然后，将测头信号线穿过测量机机体，将Z轴末端的圆型插头插到测头的信号输入端。

三、软件安装1．图像采集卡驱动程序的安装a.在Windows98和Windows2000下，在插入图像采集卡开机后计算机提示发现新硬件，硬件的驱动在附带光盘中Multicam for Picolo\ WinWDM目录下。

驱动程序安装完成后应重新启动计算机，若图像采集卡被正确安装，在控制面板\系统中会发现如下图所示设备。

然后在Multicam for Picolo目录下运行Setup安装图像采集卡的演示软件。

b.在WindowsXP下可直接运行附带光盘中Multicam for Picolo目录下的Setup文件，安装完成后在控制面板\系统中发现如上图所示的安装情况，若安装不成功可再采用Windows98和Windows2000下的方法进行安装。

2．光栅计数卡驱动程序的安装在光栅计数卡驱动程序目录下，运行driver.exe即可。

3．测量软件的安装在附带光盘中Header Setup目录下运行Setup.exe文件可完成测量软件的安装。

第三部分操作流程一、运动控制和数据采集方式HEADER激光测量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激光测量软件和测量机软件同时工作来完成激光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软件采集激光的数据。

1．先打开测量机软件并正常回家后，然后运行HEADER软件，这时会弹出“输入机器当前坐标的对话框”，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软件和测量机软件拥有相同的机器坐标。

2．HEADER测量软件有标定和测量两个工作模式。

在测量软件界面的左上方有“标定”和“测量”两个按钮。

当测头初次安装或测头方向发生变化时都要进行标定，无论在什么状态下要进行标定必须先点击“标定”，要进行测量必须先点击“测量”。

二、标定测头初始安装或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球杆上的M8螺栓将标准球固定在测量机工作台的中间位置。

根据被测工件的形状调整测头的方向，通过手动调节柔性测座的角度，或在测量软件中改变入PH10 A角和B角的回转角度。

然后利用操纵杆控制测量机运动使激光光平面和标准球相交，交线尽量过球心，同时在软件界面左侧大窗口中图象的弧形顶点在十字线的交点处。

2．标定过程点击“标定1”会提示输入PH10的角度，若机器不配备PH10直接输入0,0即可，在Ｃ盘根目录下生成calibration1.dmi文件，在测量机软件中打开该文件并运行，机器开始运动进行第一步标定，标定结束后弹出“第一步标定结束”的对话框。

接下来再点击“标定2”在Ｃ盘根目录下生成calibration21.dmi 文件，在测量机软件中打开该文件并运行，机器开始运动进行第二步标定，标定结束后弹出“第二步标定结束”的对话框，同时弹出显示标定结果的对话框。

第二步标定的时间要比第一步标定的时间长。

测头每改变一个方向都要进行标定。

3．标定结果在标定结果对话框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=0.016mm,b=0.14mm），参考值是正常的标定结果，若a,b都在参考值附近表明标定正常，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，如已标定的测头方向有：A90.0B0.0, A90.0B-90.0,等。

若标定结果a,b 两个值远远超过参考值表明当前标定结果不正常，应从“已标定的测头方向”的列表框中删除，点击列表框右边的“删除”按钮即可”。

若测头初次安装，在此之前所有的标定结果都不能再使用，这是应点击“全部删除”，清除列表框中的测头信息。

4． 测量机配备PH10时的标定要求若测量机配备PH10，将激光测头通过M8螺纹安装在PH10上，这种情况下标定过的测头数据可以重复使用，在对一个工件进行测量之前应先大致确定测量该工件所需要的测头方向数，分别对这些方向进行标定，标定过的所有测头方向参数均存在列表框内。

标定完成后，可将标准球取走，将被测工件放在测量机工作台的中间位置，调用不同的方向参数沿不同方向对进行测量。

5． 测量机不配备PH10时的标定要求测量机不配备PH10时可用随机附带的柔性测座改变激光测头的方向，由于柔性测座不具有重复性，标定过的测头方向不能重复使用，也就是说测头标定完成后必须在该方向下测量。

这种情况下要保证测头沿每个方向都可以测到标准球，同时还能测量到工件的每一个区域，这要求标准球和被测工件之间有一段距离。

因此，为了能完整测量一个物体，在测量之前必须综合考虑标准球、被测物体以及测量机的行程，如图，测头在测量物体时一共改变了4次方向，在每个方向下都要通过测量标准球来标定测头，然后沿该方向测量物体的一个区域，这必须保证测头沿每个方向既能测到标准球，又能测到物体。

这种情况要求测量机具有较大的测量范围。

注意：在标定过程中要求机器的运动与激光测头采集数据同步，若由于意外情况使得机器运动结束了，但激光测量软件仍未有响应，此时需退出这两个软件，再重新进入。

23144321三、测量点击HEADER 测量软件左上角的“测量”按钮进入测量模式。

1． 选择测头方向首先点击组合框“选择测头方向”，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PH10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确定测量路径，利用两个点或三个点可确定测量路径。

如果测量区域很小，测量宽度小于60mm ，利用两个点可确定测量区域，如图所示，其中的一个点是起始点，另一个点是方向点。

设置完成后从方向点开始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，一个点是方向点，另一个是边缘点，由这三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，点击“起始点”按钮，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，点击“方向点”按钮，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，点击“边缘点”按钮。

点击“生成路径”利用这三个点可确定一个矩形测量区域，最后点击“生成测量路径”将生成德路径自动存放到c:\measurement.dmi中。

若测量区域规划不合理可点击“取消路径”重新进行路径的规划。

注意：在确定每个点时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的起伏过大可能会超出测头的景深，在这种情况下要分两次进行测量。

3．设置测量间隔测量间隔反应取点的密度，分为沿扫描间隔和沿光条方向间隔。

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速度无关。

测量间隔的单位均为毫米。

通常可将二者设成相同大小，对中小型工件可设0.2-0.6mm，对大型工件可设1mm以上。