幾何測量的案例
幾何量測量基本原理及精密儀器
在現代科技的發展中，幾何量測量已經成為許多工程領域的重要部分。通過準確測量物體的形狀、尺寸等幾何屬性，可以為產品設計、機械加工、工程測量等提供重要的依據。如何進行幾何量測量以及如何選擇合適的儀器？
幾何量測量主要涉及到長度、角度、形狀等幾個方面，其中長度測量是基本的一種。長度測量的基本原理是利用測量儀器的刻度尺或測量傳感器，通過對物體兩個端點之間的距離進行測量，從而確定物體的長度。而角度測量則是通過測量物體之間的夾角來確定物體的角度。形狀測量則是通過測量物體表面的曲率、彎曲程度等指標，來描述物體的形狀特征。
傳統的幾何量測量儀器包括千分尺、角度尺、游標卡尺等，這些儀器能夠滿足一般的幾何量測量需求。但是隨著科技的發展，越來越多高精度測量儀器被應用于幾何量測量領域。從納米級光學3D表面輪廓儀通過光學原理測量物體的三維形狀，到百米級激光跟蹤儀高精度（μm級）、大工作空間（百米級）的坐標和空間姿態測量，大大提高了幾何量測量的精度和效率：
1、光學3D表面輪廓儀
SuperViewW系列光學3D表面輪廓儀基于白光干涉原理，以3D非接觸方式，測量分析樣品表面形貌的關鍵參數和尺寸，從0.1nm級別的超光滑表面到數十微米級別的粗糙度表面，儀器均能實現高精度測量。
2、三坐標測量機
MarsClassic系列三坐標是國產三坐標測量機，控制器、測頭測座、軟件全自主研發，安全可控。最大允許示值誤差（1.5+L/350）μm，測量行程從500mmx700mmx500mm延伸到800mmx1000mmx600mm，提供了豐富的計量解決方案。
展開 精密幾何測量儀三劍客：閃測儀、影像儀與三坐標
在當今高度工業化的時代，精密幾何測量領域的閃測儀、影像儀、三坐標測量儀已成為眾多行業的中流砥柱，在質量管控與生產增效方面發揮著關鍵作用，引領行業邁向新高度。
閃測儀通過先進的圖像處理算法，快速比對標準尺寸，精準定位并測量多個尺寸參數，實現一秒內完成零件的多尺寸批量檢測，大大縮短檢測周期。例如在精密電子元件生產中，某企業使用VX8000閃測儀對電容電阻外形尺寸檢測，將檢測效率提升 5 倍，次品流出率近乎歸零，保障產品高可靠性與生產連續性，穩固企業在市場的品質聲譽與交付優勢。
影像儀憑借高精密光學鏡頭與智能測量軟件，對物體輪廓精細成像與精準測量，可測量二維平面的長度、角度、圓度等豐富參數，測量精度達微米級。如在模切行業，Novator全自動影像儀充分發揮光學電動變倍鏡頭的高精度優勢，可輕松實現各類模切件的表面尺寸、輪廓、角度與位置、形位公差等精密測量。
全自動高精度變倍鏡頭搭配高分辨率彩色數字相機，輔以智能照明系統，清晰呈現模切件圖像，輕松獲取各種關鍵尺寸。
三坐標測量儀以其高精度空間測量能力著稱，通過接觸式或非接觸式探測系統，采集物體三維坐標數據，運用復雜數學模型計算幾何特征與尺寸偏差，測量精度達納米級，廣泛用于復雜機械零部件檢測與質量評估。
展開 國產自主三坐標測量機推動產業高質量發展
科技創新：提升核心競爭力
精密幾何測量儀器作為科技創新的一個具體領域，一定程度上決定了制造的高度和科學研究的深度。它對于提升工業制造水平、推動精密制造和智能制造具有重要意義。中國在這一領域的突破，不僅能夠提高產品質量，降低生產成本，還能夠在全球市場中占據有利地位。
精密幾何測量儀器：高質量發展的體現
中國式現代化強調在全球化背景下，結合中國特色的社會主義發展道路，推動經濟社會全面發展。中圖三坐標測量機的研發和制造，正是這一理念的體現。它不僅滿足了國內高端制造業的需求，也展現了國產品牌的自主創新能力。
中圖三坐標測量機采用了低熱膨脹系數的花崗巖導軌、環抱式氣浮布局、柔性平衡系統等多項創新技術，這些技術的應用提升了測量精度和機器的穩定性，增強了產品的市場競爭力。
自主研發的PowerDMIS三坐標測量軟件，擁有自主可控的核心技術。該軟件支持DMIS與I++標準協議，并通過了德國PTB最小二乘法和最小區域法的雙認證。數據中心提供豐富多樣的數據管理功能，可實現數據的本地化管理，也可按客戶需求導入數據庫，適用于各類企業和行業。
精密幾何測量儀器是高端制造業的基石，它們直接影響到產品質量和生產效率。中圖三坐標測量機以其高精度、高分辨光柵尺和高剛性傳動方式，確保了測量結果的準確性和可靠性，是高質量發展理念在實際應用中的體現。
高質量發展：面向未來的戰略選擇
高質量發展不僅要求經濟增長的速度，更強調增長的質量和效益。中圖儀器通過大量的研發投入、技術創新，如今能夠提供從納米到百米完整尺寸鏈解決方案。
展開 3D模型搜索引擎Thangs獲得5600萬美元C輪融資
我們從平臺上下載了大象的STL文件，然后再在搜索框中上傳大象3D模型，系統開始掃描大象3D模型的幾何特征。
隨后，經過分析，搜索引擎找到與我們上傳的大象匹配的3D模型。然而，有時候搜索引擎也不是太穩定，會出現搜索錯誤。
除了以模型搜模型的功能之外，Physna還宣布推出Instant AR，這是Thangs的一個重要軟件更新，用戶能夠直接將平臺上的3D模型轉換為AR格式。然后，只需使用智能手機的攝像頭，就可以將這些AR物體放到現實世界的環境中。Instant AR目前對所有Thangs用戶開放，可以兼容安卓和iOS的瀏覽器，不需要其他的硬件或APP。
△Thangs平臺的AR功能
Tiger Global的合伙人John Curtius表示："Physna將3D模型轉化為數字代碼，使計算機能夠理解物理模型。可以幫助客戶解決極其復雜的、以前無法解決的、具有巨大經濟影響的問題。Physna 是這一領域的先驅和領導者，未來市場有很多機會。"
顛覆3D模型搜索算法的Physna
Physna成立于2016年，目標是教計算機用3D思維思考。他們的專利算法基于幾何深度學習技術，通過將3D模型編碼為軟件程序可使用的數據來工作。
因此，Physna的技術能夠分析、比較和搜索3D模型。用戶只需通過三維對象、部分模型或幾何測量值進行搜索，就能找到一個新的裝配體三維模型。
GV公司合伙人Brian Bendett說："隨著物理世界和數字世界的不斷融合以及計算的不斷發展，在三維數字世界中實現數據標準化和搜索的能力將變得更加重要。我很高興能與Physna團隊合作，繼續打造3D搜索的新標準。”
展開 
最新 | DEFORM V12-13+新功能簡介
新增功能點
2.1 幾何測量功能
新的幾何測量功能針對模擬后產品的形狀尺寸進行多方面測量，特別對于熱處理模擬的工件變形結果的測量，除傳統的整體變形尺寸的距離、角度及直徑測量和云圖顯示外，可直徑顯示變形后型面直線度、平整度、圓柱度和圓度結果。
2.2 新增微小流動折疊缺陷預測
新的因材料表面流動所引起的微小折疊缺陷預測，采用基于表面膨脹、總拉伸應變或向內流動距離算法模型，無需傳統采用微小折疊部位細化大量網格的方法，采用較粗網格即可預測微小折疊位置，大大節省單元規模及計算時間。
2.3 新增幾何處理及網格劃分模塊
新增幾何處理及網格劃分模塊，具備多種幾何模型修改功能，能夠進行靈活的幾何布爾操作、尺寸縮放，特別增加復雜幾何特征線的識別、刪除與建立，能夠劃分幾何細節特征處的網格，無需網格窗口。能夠對幾何進行分割并實現較為復雜幾何的六面體網格劃分。根據特征線劃分的網格，小特征部位更加精確。對于形狀復雜、薄壁的熱處理工件幾何、增材工件幾何，采用幾何處理及網格劃分模塊則更加方便。
2.4 新增壓機彈性變形功能
壓機在鍛造過程中因鍛件結構或擺放位置不對稱引起受力不均從而引起壓機彈性變形，并反向影響鍛造成形過程。壓機彈性變形功能可預測鍛造過程模具傾斜及其對工件尺寸和幾何形狀的影響，能夠獲得壓機各向載荷、扭矩，壓機速度變化、轉動角度，壓機彈性變形。
2.5 新增微小孔洞及夾雜子模型
軋制工藝、自由鍛工藝中，毛坯內部往往存在微小縮孔、剛性及柔性夾雜物等缺陷。較早版本只能采用在毛坯內部建立孔洞、設置夾雜物材料區域，因基體模型尺寸與微小缺陷存在很大差異，很難在網格模型內部建立準確的孔洞及夾雜物模型。
展開 三維洞察，驅動創新：Volume Graphics解鎖CT數據的多維價值
尺寸分析
在尺寸分析領域，VG具備從基本尺寸標注到復雜幾何尺寸與公差（GD&T）測量的全方位幾何測量功能。VG可以應用符合ISO和ASME測量要求的測量計劃。此外，VG的分析工具同樣適用于為其他全場測量設備（如結構光或激光掃描儀）生成的STL網格數據。使用CT數據進行坐標測量的優勢在于，能夠測量其他工具無法看到的內部特征或完全被其他材料包裹的材料
材料分析
在材料分析領域，CT數據對材料或制造工藝的行為提供了更深刻的見解。VG可以利用CT掃描提供的信息確定物體的內部結構。在討論材料結構時，有許多特性需要考慮，其中一個主要特性是孔隙率或材料中截留的空氣。孔隙率可能導致零件的弱點或結構問題。VG能夠非破壞性地分析物體的孔隙率，為理解其內部結構提供了獨特途徑。此類內部結構分析可貫穿制造全流程，從材料研究、工藝開發直至最終檢測。
孔隙率分析示例，按單個孔隙的體積著色
除了孔隙率，VG還可用于分析其他內部材料的不規則性，包括空洞、分層和裂紋。此外，VG還可用于識別基體材料中截留的其他材料。截留的材料被稱為夾雜物，夾雜物可能是生產過程中產生的缺陷，也可能是復合材料里特意添加的成分。如果是非預期的夾雜物，VG可以識別并標記零件中截留的任何材料。對于復合材料，VG可以更進一步分析這些材料的數量和分布。
VG可以檢測和分析不同類型的材料示例
模擬
通過映射內部特征，VG可將材料不規則性納入模擬過程。VG可以識別泡沫材料中的氣孔或顆粒材料中的單個顆粒（例如粉末金屬添加劑）。VG還可以模擬夾具，修正自由狀態與組裝狀態的幾何變異性。另外，VG提供多種模擬選項，包括結構分析、傳遞現象和電池陽極懸垂模擬等。
展開 MeshFree|環境設置
MeshFree解決了幾何清理簡化的，對幾何中的一些細小特征可忽略，不造成對網格的影響，以及結果精度的影響
無需幾何清理、無需幾何簡化、無需網格劃分
文章來源：midas機械事業部
基于Web的三維數據輕量化可視化系統 Simright 3DLite
Simright 3DLite 功能介紹視頻
主要模塊
數巧自主研發的三維數據輕量化系統(Simright 3DLite)主要包含三個模塊：
Simright Datakit: 三維模型格式轉換與壓縮 (支持主流CAD模型、CAE模型、CAE結果)
Simright Viewer PRO: 在線三維模型查看(包含三維查看、幾何測量、輕量化后處理等功能)
Simright Composer: 在線仿真報告系統（在線模板維護、自動報告生成、在線報告編輯、在線報告查看）
Simright 3DLite的工作流程如下：
Simright Viewer PRO
數巧在線三維模型查看軟件 Simright Viewer PRO (簡稱SVP)，主要特點如下：
基于Web的輕量化顯示與分享，無需安裝客戶端或者瀏覽器插件
支持云圖、動畫、剖視等常見后處理
支持所有主流CAE模型: Nastran bdf, Abaqus inp, Ansys cdb, DYNA k等
支持所有主流CAE結果文件：Nastran op2, Abaqus odb, Ansys rst, DYNA d3plot等
展開 直播預告 | 打造自主CAE軟件開源社區暨FastCAE v2.5發布會即將開啟！
4.新增幾何清理與測量功能
基于OpenCASCADE開發幾何修復模塊，開發簡單的幾何清理功能，支持孔洞填補，特征面刪除，曲面修復，實體分割等功能。同時開發幾何測量的功能，可以實現距離、長度、面積、體積的測量。
5.新增網格建模與局部加密
自主開發了基于網格組件的建模功能與基于模型幾何的選取功能；網格剖分支持多種形式的網格加密，支持網格交界處共點，支持全選與可見項選取等便捷操作。
6.新增幾何組件
新添加幾何組件功能，幾何組件是指幾何元素的集合，幾何組件與網格組件具有同樣的地位，均可以指定邊界條件與材料屬性。在求解之前可以自動進行網格剖分。
展開 案例55-帶圓盤轉子風機葉片的反求分析
以下扇區模型代表了一個具有挑戰性的工業示例，詳細的幾何測量和流量信息可在公開領域獲得，由扇區角度為16.364度的圓盤和風扇葉片組成：
全模型由22個風扇葉片組成：
扇形模型表示葉片的運行狀態或熱幾何結構。它已經在加載下的運行條件下進行了優化。主要目標是使用逆解從給定的熱幾何體獲得冷幾何體（用于制造）。
為了驗證逆解分析結果，對冷幾何體（通過逆解獲得）進行標準正解分析，以完成結果比較的回路測試。
為了突出Mechanical APDL逆解技術，本示例問題不涉及循環對稱性分析。
建模
NASA Rotor 67風扇葉片盤的單扇區模型在默認設置下用SOLID186單元劃分網格：
葉盤和葉片幾何結構分別劃分網格。葉片和葉盤之間形成接觸對。
接觸建模
為葉盤和風扇葉片之間的接觸定義了一個粘結的面-面接觸對（使用基于MPC的算法）：
接觸表面用CONTA174接觸單元劃分網格。目標表面用TARGE170目標單元劃分網格。
材料屬性
該模型使用線性彈性材料。使用以下與溫度相關的材料特性：
邊界條件和加載
固定支撐條件應用于模型圓盤部分的底部：
考慮以下載荷：
• 轉速引起的離心載荷
• 由于參考溫度和工作溫度的差異而產生的熱載荷
• 施加在風扇葉片上的不穩定流動壓力
沿全局Z軸應用旋轉速度（CGOMGA，0，01680）。參考溫度保持在22°C，溫度載荷施加在葉片（BF）上：
在旋轉頻率為534.76 Hz的EO=2發動機階次激勵下，產生了非穩態流動壓力（從ANSYS CFX導入）。
展開 大國重器-10米超長高精度激光測長機順利完成交付驗收
長度尺寸是所有幾何量尺寸測量的基準，在6米以上長度測量領域，我國一直處于測量精度低、穩定性差、操作復雜、數字化程度低的水平；基于工業4.0及國內測量技術升級的需求，迫切需要自主研發超長高精度長度測量設備，應用于航空航天、船舶制造、機械重工等領域大型裝備制造的大尺寸量具量規溯源校準。
在某計量院長度精密實驗室現場，一臺深圳中圖儀器研制的高精度激光測長機架設在實驗室中央。該儀器型號為SJ5180-10000，其有效測量尺寸10米，整體長度近12米。該儀器為超長型激光測長機，需要現場組裝調試精度及進行設備驗收。日前，該測長機已完成現場裝調試，并進行了設備的精度功能驗收，指標優于設計指標±（0.7+L/1000）μm（L，mm）；儀器實測精度達到±（0.5+L/2000）μm（L，mm）。
對于10米超長、精度設計指標高達0.7μm的激光測長機，深圳中圖儀器的研發人員一開始也是心里打鼓；雖然在設計上全面考慮過，但是現場影響精度的因素太多，比如大理石研磨平面度、導軌安裝直線度、地基穩定性、現場振動、溫度變化、激光穩定性等，任何不穩定因素都可能導致精度無法達到設計指標。
10米超長的測長機，分辨率要達到0.0001mm，全長范圍內測量示值誤差要在±（0.7+L/1000）μm之內，這對于中圖的現場裝調技術人員來說，也是一個挑戰。他們任勞任怨，加班加點，一遍又一遍對設備進行調試和修正。通過努力，終于完成儀器的安裝調試，各項指標及功能均符合雙方簽訂的驗收技術條件，并通過客戶的正式驗收。
中圖儀器在幾何量尺寸測量儀器領域默默耕耘十數載，厚積薄發，碩果累累。
展開 
模具廠里面的測量工具，搞懂完的都是高工！
測量器具的感應元件與被測零件表面不直接接觸，因而不存在機械作用的測量力；二次元通過投影的方式將所能捕捉到的圖象通過數據線傳輸到電腦的數據采集卡中，之后由軟件在電腦顯示器上成像；可進行零件上各種幾何元素（點、線、圓、弧、橢圓、矩形）、距離、角度、交點、形位公差（圓度、直線度、平行度、垂直度、傾斜度、位置度、同心度、對稱度）的測量，還可進行外形輪廓2D描繪用CAD輸出。不僅能觀測到工件輪廓，而且，對于不透明的工件的表面形狀也可以測量。
常規幾何元素測量：下圖零件中的內圓是利角，只能用投影的方式進行測量。
電極加工表面觀測：二次元的鏡頭具有放大功能電極加工后粗糙度檢驗（放大100倍影像）。
小尺寸深槽測量
澆口的檢測：模具加工中，經常會有一些澆口在隱在槽內，各種檢測儀器都不法進行測量，這時，可用橡膠泥貼在膠口上，膠口的形狀就會印在膠泥上，再用二次元測量膠泥印的大小得出澆口尺寸。
注：因二次元測量時，無機械作用力，對于較薄、較軟的產品盡量采用二次元進行測量。
7. 精密測量儀器：三次元
三次元的特點是高精度（可達到μm級）；萬能性（可代替多種長度測量儀器）；可用于測量幾何元素（除可測量二次元能測量的元素外，還可測量圓柱、圓錐），形位公差（除可測量二次元能測量的形位公差外，還包括圓柱度、平度度、線輪廓度、面輪廓度、同軸度）、復雜型面，只要三次元的測頭能觸及的地方，就可測出它的幾何尺寸和相互位置，表面輪廓；并借助于計算機完成數據處理；以其高精度高柔性以及優異的數字能力，成為現代模具加工制造和質量保證的重要手段、有效工具。
有些模具在修改中，沒有3D圖檔，可測量各個元素的的座標值，不規則曲面的輪廓，然后用繪圖軟件導出并根據測量元素做成3D圖形，能進行快速而無誤的加工與修改（座標設定后，可取任意點測量座標值）。
展開 從微納米到百米測量，中圖國產智能精密測量儀器著力突破核心技術，增強高端供給
3、融合新原理、新材料、新工藝，研制開發一批專用智能精密測量檢測裝備。加強新興領域專用檢測裝備研制。
WD4000晶圓幾何形貌測量系統
WD4000晶圓幾何形貌測量系統可以在一個測量系統中自動測量Wafer厚度、表面粗糙度、微納三維形貌。使用光譜共焦技術測量晶圓厚度、TTV、BOW、 WARP等參數，同時生成Mapping圖；采用白光干涉測量技術對Wafer表面進行非接觸式掃描同時建立表面3D層析圖像，顯示2D剖面圖和3D立體彩色視圖，高效分析表面的2D、3D參數。可廣泛應用于Wafer制造及封裝工藝檢測、3C電子玻璃屏及其精密配件、光學加工、顯示面板、MEMS器件等超精密加工行業。
有圖晶圓關鍵尺寸及套刻量測系統
是一款集成高精度平面尺寸檢測和亞納米級表面3D形貌測量的光學檢測儀器，同時滿足大范圍多區域的高精度全自動檢測，優異的重復性及效率有效減少人為誤差及人員投入。可廣泛應用于芯片、半導體制造及封裝工藝檢測、精密配件、光學加工、微納材料及制造、MEMS器件等超精密加工行業，對器件表面進行非接觸式掃描并建立表面3D圖像，能夠對芯片Z向實現微納尺度的3D掃描和重建，精確測量表面的高度輪廓尺寸；全自動上下料平臺，配置掃描槍，高效實現產線全自動化生產。
4、強化人才培養
中圖儀器攜手深圳職業技術學院，共同培養集成電路創新型技術技能人才。雙方就校企聯合開發、人才培養、實訓基地等方面進行了深入的交流并達成初步合作共識，2023年2月20-24日，第一批精英實訓班圓滿結課。
中圖儀器堅持以技術創新為發展基礎，擁有一支集光、機、電、信息技術于一體的技術團隊。
展開 機械工廠里面的測量工具，搞懂完的都是高工！
不僅能觀測到工件輪廓，而且，對于不透明的工件的表面形狀也可以測量。
常規幾何元素測量：下圖零件中的內圓是利角，只能用投影的方式進行測量。
電極加工表面觀測：二次元的鏡頭具有放大功能電極加工后粗糙度檢驗（放大100倍影像）。
小尺寸深槽測量
澆口的檢測：模具加工中，經常會有一些澆口在隱在槽內，各種檢測儀器都不法進行測量，這時，可用橡膠泥貼在膠口上，膠口的形狀就會印在膠泥上，再用二次元測量膠泥印的大小得出澆口尺寸。
注：因二次元測量時，無機械作用力，對于較薄、較軟的產品盡量采用二次元進行測量。
7. 精密測量儀器：三次元
三次元的特點是高精度（可達到μm級）；萬能性（可代替多種長度測量儀器）；可用于測量幾何元素（除可測量二次元能測量的元素外，還可測量圓柱、圓錐），形位公差（除可測量二次元能測量的形位公差外，還包括圓柱度、平度度、線輪廓度、面輪廓度、同軸度）、復雜型面，只要三次元的測頭能觸及的地方，就可測出它的幾何尺寸和相互位置，表面輪廓；并借助于計算機完成數據處理；以其高精度高柔性以及優異的數字能力，成為現代模具加工制造和質量保證的重要手段、有效工具。
有些模具在修改中，沒有3D圖檔，可測量各個元素的的座標值，不規則曲面的輪廓，然后用繪圖軟件導出并根據測量元素做成3D圖形，能進行快速而無誤的加工與修改（座標設定后，可取任意點測量座標值）。
展開 【專業知識】常用的機械測量工具竟然這么多？你知道幾個?
小尺寸深槽測量
澆口的檢測：模具加工中，經常會有一些澆口在隱在槽內，各種檢測儀器都不法進行測量，這時，可用橡膠泥貼在膠口上，膠口的形狀就會印在膠泥上，再用二次元測量膠泥印的大小得出澆口尺寸。
注：因二次元測量時，無機械作用力，對于較薄、較軟的產品盡量采用二次元進行測量。
7. 精密測量儀器：三次元
三次元的特點是高精度（可達到μm級）；萬能性（可代替多種長度測量儀器）；可用于測量幾何元素（除可測量二次元能測量的元素外，還可測量圓柱、圓錐），形位公差（除可測量二次元能測量的形位公差外，還包括圓柱度、平度度、線輪廓度、面輪廓度、同軸度）、復雜型面，只要三次元的測頭能觸及的地方，就可測出它的幾何尺寸和相互位置，表面輪廓；并借助于計算機完成數據處理；以其高精度高柔性以及優異的數字能力，成為現代模具加工制造和質量保證的重要手段、有效工具。（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
有些模具在修改中，沒有3D圖檔，可測量各個元素的的座標值，不規則曲面的輪廓，然后用繪圖軟件導出并根據測量元素做成3D圖形，能進行快速而無誤的加工與修改（座標設定后，可取任意點測量座標值）。
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