三維空間測量的案例
CHOTEST中圖儀器用創新夯實三維測量技術發展，賦能高端精密制造
3.三坐標測量機的使用不僅能夠提升測量效率，還可以與數控機床和加工中心組合成生產加工線或柔性制造系統，推動生產自動化。
4.隨著自動化程度的不斷發展，三坐標測量機的測量效率大大提高，從而降低了生產成本。
二、大型三維空間測量——激光跟蹤儀
越來越多的工件需要進行空間三維測量，而傳統的測量方法不能滿足生產的需求。
激光跟蹤儀系統由計算機、跟蹤測量站、目標鏡組成，將水平和垂直兩個方向的角度測量與距離測量結合在一起，構成一個球坐標測量系統；通過目標鏡完成空間幾何元素測點信息的獲取，并通過三維數據分析軟件完成對空間幾何元素尺寸、尺寸公差與形位公差、空間曲面與曲線的分析計算工作，滿足高端精密制造的大尺寸三維空間測量需求。
GTS激光跟蹤儀支持：隱藏點測量、6D姿態測量、轉站測量、組網測量等，在測量半徑范圍內（測量半徑可達80m），可用于測量：
1.長度
2.圓度
3.角度
4.直線度
5.平面度
6.垂直度
7.水平度
8.同軸度
9.平行度
10.圓柱度
11.位置度
12.運行軌跡
13.其他形位公差
14.工業機器人空間精度標定
15.工業機器人國際性能14項（包含位姿準確度和位姿重復性、軌跡準確度及軌跡重復性、速度準確度及重復性、動態特性漂移等14項測試項目）
RobotMaster機器人檢測校準測量軟件
GTS激光跟蹤儀具有高精度、高效率、實時跟蹤測量、安裝快捷、操作簡便等特點，是工業測量系統中一種高精度的大尺寸測量儀器。服務于航空、航天、船舶、新能源、汽車、高鐵、建筑等行業，賦能大型裝備精密制造。
儀器創新對我國科技進步具有重要意義。
展開 國產激光跟蹤儀突破百米測量范圍，百米工作空間高性能，提供精準測量保障
經過長期的經驗積累，GTS國產激光跟蹤儀集激光干涉測距技術、光電檢測技術、精密機械技術、計算機及控制技術、現代數值計算理論于一體，突破了百米的測量范圍、毫秒級的測量時間、微米級的測量精度以及動態實時跟蹤測量等各項技術難點，具有測量功能多（三維坐標、位置、姿態、尺寸、形狀、動態運動參數等）、測量精度高、測量速度快、量程大、可現場測量等特點，是大型高端裝備制造的核心檢測儀器，在大尺度空間測量工業科學儀器中具有高精度和重要性，同時具有μm級別精度、百米工作空間的高性能。
激光跟蹤儀作為大尺寸空間幾何量精密測量儀器，具有較高的技術門檻。它能在汽車及新能源、航空航天航海、重型機械制造、重工與船舶、科研、醫療等先進制造領域，提供精準的測量保障。
汽車及新能源
激光跟蹤儀適用于新能源汽車動力電池生產設備的裝配調校，如卷繞機、涂布機、軋切機等，用于平面度、平行度、垂直度等檢測，大幅度提高動力電池生產設備精度，提高企業競爭力。
快速測量鋰電卷繞機墻板的平面度
航空航天航海
中圖GTS激光跟蹤儀以其測量精度高、測量范圍大的特點，被用于船舶裝配、型面測量、部件拼接等各種裝配應用場景，精準控制各項精度指標。激光跟蹤儀掃描范圍大，采集數據速度快，數據采集量大，精度高，能大大提高了飛機測量的工作效率。
重型機械制造
工程機械對各結構件質量要求嚴格，，通常要求的公差在0.1mm～0.2mm以內。GTS國產激光跟蹤儀空間測量精度以微米計，且測量范圍可達160m，能為工程機械制造提供精準的測量保障。
裝載機動臂精度檢測
法蘭直徑/圓柱度測量
能源領域
激光跟蹤儀常用于大型零部件的高精度加工、尺寸檢測和輔助維護。
展開 激光跟蹤儀SpatialMaster測量軟件
SpatialMaster（以下簡稱SMT）是專為大尺寸測量設備如激光跟蹤儀配套使用的，通用的三維測量分析軟件。
SMT軟件是一款與儀器無關的，支持多個任意類型的儀器同時測量，測量數據可溯源的，具有強大的數據處理分析功能，支持生產制造過程中的幾何尺寸公差(GD&T)評定，此外SMT具有用戶交互性，方便靈活的分析報告功能。
SMT的高精度三維空間測量數據分析算法為用戶的生產制造提供幾何尺寸公差評定。2022年9月，SMT算法通過了德國聯邦物理技術研究院（PTB）高斯-最小二乘法與切比雪夫-最小區域法的算法認證。
中圖儀器SpatialMaster是國內通過PTB雙認證的大尺寸三維空間測量軟件。
開放測量接口：以提供更好的服務
SMT軟件開放測量接口和軟件服務，任何第三方都可以通過SMT提供的測量通信接口來接入SMT軟件，進行測量后的分析處理。
SMT作為大尺寸測量分析軟件，與中圖儀器自主研發的激光跟蹤儀配套使用，堪稱黃金搭檔。
可溯源性：忠實記錄測量信息
SMT尊重測量數據來源，忠實的記錄所有儀器的所有測量點的測量信息，包括不限于測量設備，型號，測量時間，溫度，濕度，氣壓，不確定度，偏移補償量信息等。對存疑的測量分析均可溯源。
幾何形狀：豐富的構造方法與精確的擬合算法
SMT提供生產制造過程中所遇到的所有幾何要素的構造方法與擬合算法，如直線，平面，圓，橢圓，槽，圓柱，圓錐，球體，拋物面，圓環等。
這些特征的構造方法也極其豐富，手動參數輸入，根據對象關系，相交，投影等方法。此外還提供精確的擬合算法。擬合算法均通過了PTB認證，擬合精度得到嚴格保證。
展開 國產三坐標測量機|中圖儀器全自主研發，實現高精度三維尺寸測量
三坐標測量機廣泛應用在工業生產中，不僅可以提高生產效率，還能保證產品質量的穩定性。
基本原理和作用介紹
三坐標測量機是一種基于三維坐標系的精密測量儀器，可精確測量物體的尺寸、形狀和位置。基本原理是利用傳感器測量被測物體在三個方向上的坐標值，然后計算出物體的幾何特征。主要作用有以下幾個方面：
1、測量與檢驗
三坐標測量機可以以不同的測量方法，如點測法、掃描法等，快速、精確地測量制造件的尺寸和形狀，以及檢驗其質量是否符合要求。
2、精度控制
在工業生產中，通過三坐標測量機的測量結果，可以及時發現制造過程中的偏差和問題，并及時調整，以保證產品的質量穩定性。
3、工藝優化
三坐標測量機對關鍵零部件測量分析，可以幫助企業發現潛在的工藝缺陷，并進行相應的改進和優化，以提高生產效率和降低成本。
在實際應用中，三坐標測量機涵蓋了許多行業。如：
1、汽車制造
三坐標測量機測量汽車零部件的尺寸和形狀，確保其與設計要求的一致性。
例如在發動機制造中，通過對缸體的測量分析，可以檢測出缸孔的直徑、圓度等參數，及時調整生產工藝，提高發動機的性能和可靠性。
2、航空航天
三坐標測量機測量飛機零件的形狀、位置和間隙，以確保其裝配的精度和質量。
例如在裝配飛機機翼時，使用三坐標測量機對機翼進行精確測量，對裝配工藝進行優化，能有效提高裝配精度，最終提升飛機的飛行性能和安全性。
3、電子制造
三坐標測量機用于測量電路板的尺寸和平整度。它可以檢測電路板的偏差和缺陷，確保電子產品的性能和可靠性。同時還可以用于檢測電子元器件的引腳間距、焊盤形狀等參數，以保證電子產品的質量。
展開 
顯微測量|中圖儀器顯微測量儀0.1nm分辨率精準捕捉三維形貌
顯微測量的原理及其在先進制造業中的意義
顯微測量是利用顯微鏡實現對微小尺寸和形狀的測量的一種技術手段。它能以高精確度測量微觀尺寸，幫助制造業實現更高質量的產品。
顯微測量的原理主要基于光學和機械原理。在顯微鏡的幫助下，可以放大被測物體的面積和形狀，使其更容易被觀察和測量。這種技術的應用范圍非常廣泛，涵蓋了諸多領域。
在先進制造業中，不管是零件尺寸的測量還是表面質量的評估，顯微測量都可以提供高精度的數據支持。這對于確保產品的質量和一致性至關重要；通過測量微小尺寸的變化和形狀的改變，顯微測量還可以獲取加工過程中的有價值的信息，幫助制造業進行工藝優化。
中圖儀器顯微測量儀集合光學干涉、3D成像算法、納米驅動關鍵技術，為制造業提供了準確、可靠的測量手段：
1、三維顯微成像
W系列光學3D表面輪廓儀，Z向測量精度達到納米級。它基于白光干涉原理，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。典型結果包括：表面形貌（粗糙度，平面度，平行度，臺階高度，錐角等等）、幾何特征（關鍵孔徑尺寸，曲率半徑，特征區域的面積和體積，特征圖形的位置和數量等等）。
針對超光滑凹面弧形所需同時滿足的高精度、大掃描范圍測量需求，W1的復合型EPSI重建算法，解決了傳統相移法PSI掃描范圍小、垂直法VSI精度低的雙重缺點。在自動拼接模塊下，只需要確定起點和終點，即可自動掃描，重建其超光滑的表面區域，不見一絲重疊縫隙。
VT6000共聚焦顯微鏡，大傾角超清納米測量。它用于略粗糙度的工件表面的微觀形貌檢測，可分析粗糙度、凹坑瑕疵、溝槽等參數。
展開 激光跟蹤儀|國產6D跟蹤儀測量大尺寸空間姿態
激光跟蹤儀結合iProbe 6D姿態探頭，不僅能對點、線、面、曲面等幾何特征進行精確測量，而且能夠根據探頭的精確空間姿態快速、高精度地測量被測工件的內部特征和隱藏特征。
工業制造領域的自動化應用中，激光跟蹤儀可以實現對機器人的精確控制和定位，提高生產線的靈活性和效率。GTS激光跟蹤儀+RobotMaster軟件可以測量標定工業機器人空間絕對位置精度，提升機器人運動精度。
三維空間管如何展開
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三維尺寸測量常用的設備有哪些
三維尺寸中，您需要了解的設備及其特點
三維尺寸測量需要用到一些精密儀器，它們都有各自的特點。那么三維尺寸測量中常用的設備有哪些？
1、三坐標測量機
三坐標測量機即三坐標測量計算機數控系統，是一種高精度的測量設備。除了傳統的點、線、面和圓柱體等基本輪廓外，還可以測量非常復雜的三維曲面。
三坐標測量機操作簡單，精度高。它是以坐標軸為基礎，通過測量工件的各個坐標值，得到工件的幾何尺寸和形狀。在制造業中廣泛應用于各種工件尺寸和形狀的測量，特別是在汽車、航空航天、機械、電子、船舶等領域得到了廣泛應用。
2、激光跟蹤儀
激光跟蹤儀是高精度、便攜式的空間大尺寸坐標測量機，廣泛應用在飛機、汽車、船舶、航天、機器人、核電、軌道交通等高端裝備制造行業以及大型科學工程、工業母機的高精密加工和裝配中，能夠解決大型、超大型工件和大型科學裝置、工業母機等全域高精度空間坐標和空間姿態的測量問題。
GTS激光跟蹤儀與空間姿態探頭配合組成六自由度激光跟蹤儀，能夠根據合作目標的精確空間姿態對被測工件的內部特征、隱藏特征或曲面等復雜特征進行快速、高精度的測量。
不同的設備適用于不同的測量要求，可以滿足現代制造業中對高精度和高效的檢測要求。企業在選擇測量設備時應結合需求選擇適合自己的設備，以提高產品質量和生產效率。
展開 基于粒子群優化算法的六自由度機械臂三維空間避障規劃
關鍵詞：粒子群優化算法，六自由度機械臂，三維空間，避障規劃，路徑優化，機器人技術
參考文獻：
[1]朱戰霞,靖颯,仲劍飛,等.基于碰撞檢測的空間冗余機械臂避障路徑規劃[J].西北工業大學學報, 2020, 38(1)
:8.DOI:CNKI:SUN:XBGD.0.2020-01-023.
[2]馬宇豪.六自由度機械臂避障軌跡規劃及控制算法研究[D].中國科學院大學[2024-06-08].
圖1 六自由度機械臂三維空間避障規劃示意圖
基于粒子群優化算法的三維避障路徑規劃
1.1 路徑規劃問題描述
路徑規劃是指在已知環境信息的情況下，確定從起始點到目標點的最優路徑，并且該路徑不能與環境中的障礙物相交。具體來說，假設環境內存在多個障礙物，路徑規劃的目標是找到一條從起始點到目標點的最短路徑，同時確保該路徑避開所有障礙物。
如圖2所示，在一個三維空間中，有若干障礙物分布在路徑上。需要通過路徑規劃算法計算出一條從起始點到目標點的最短路徑，并且該路徑不與任何障礙物發生碰撞。這種路徑規劃在機器人導航、自動駕駛和工業自動化等領域中具有重要應用。圖1展示了一個典型的三維空間避障路徑規劃問題。
圖2 三維空間避障路徑規劃問題描述
1.2 粒子群優化算法求解
粒子群優化算法（Particle Swarm Optimization, PSO）是一種基于群體智能的優化算法，模擬了鳥群覓食等自然現象，通過個體間的信息共享來尋找最優解。該算法具有簡單、易實現和全局搜索能力強等優點，非常適合用于復雜環境下的路徑規劃問題。
PSO算法基本原理
粒子表示：在路徑規劃問題中，每個粒子代表一條從起始點到目標點的路徑。粒子的位置信息由路徑上的多個節點坐標構成。
展開 白光干涉儀測量材料表面三維形貌
白光干涉儀在測量材料表面三維形貌方面的應用非常廣泛，它通過非接觸式測量方法，能夠提供高精度的表面形貌數據。以下是白光干涉儀在測量三維形貌時的一些關鍵應用和特點：
1. 高精度測量：白光干涉儀能夠提供亞納米級的測量精度，非常適合于納米或亞納米級別的超高精度加工領域的檢測需求。它在同等放大倍率下的測量精度和重復性都高于共聚焦顯微鏡和聚焦成像顯微鏡 。
2. 非接觸式測量：作為一種非接觸式測量技術，白光干涉儀不會對樣品表面造成損傷，這對于易損或敏感材料的測量尤為重要。
3. 快速測量：白光干涉儀的測量速度快，可以快速獲取表面形貌數據，適合于快速檢測和質量控制。
4. 廣泛的測量范圍：白光干涉儀能夠測量從超光滑到粗糙、低反射率到高反射率的物體表面，適用于不同材料和不同表面特性的測量。
5. 三維形貌重建：通過干涉條紋的變化，白光干涉儀能夠重建物體表面的三維形貌，提供詳細的表面特征信息。
6. 軟件分析：白光干涉儀通常配備有專門的軟件，用于操作控制、結果顯示和后處理，能夠以三維立體、二維平面以及斷面分布曲線方式顯示實時測量結果，并可對測量結果作進一步的修正處理 。
7. 應用領域：白光干涉儀在半導體制造、3C電子、光學加工、微納材料制造、汽車零部件、MEMS器件等超精密加工行業中有廣泛應用 。
8. 圖像拼接技術：為了擴大測量視野范圍，白光干涉儀可以采用圖像拼接技術，通過軟件處理將多個測量區域的數據拼接成一個完整的三維形貌圖 。
9. 表面參數表征：白光干涉儀能夠測量并分析表面粗糙度、臺階高度、幾何輪廓等參數，為材料表面質量提供全面的評估。
10. 硬件構成：白光干涉儀的系統構成通常包括光學照明系統、光學成像系統、垂直掃描控制系統和信號處理系統 。
展開 
ARAMIS—三維應變光學測量和分析系統
ARAMIS系統用于在物理力學性能測試中，深入地了解材料和零件的力學行為和性能，特別適合于瞬時和局部應變的測量。
ARAMIS系統采用非接觸測量方式，適合于各種材料的靜態和動態試驗，并能夠獲得完整的力學性能參數包括：
1、三維型面坐標
2、三維位移和變形速度
3、表面應變
4、應變率
區別于傳統的應變測量，ARAMIS提供了全新的全場應變測量方法，測量范圍可覆蓋從幾毫米的試樣到數十米的大型零件。測量過程無需對試樣進行復雜和費時的制備，可方便快速地開始測試，同時對試樣的幾何形狀以及測量環境(溫度)沒有限制。
ARAMIS為材料測試提供新的解決方案…
測定材料特性
零件強度分析
驗證有限元分析
實時監控試驗設備
ARAMIS技術特點
非接觸測量
適合于各種材料
不受試樣的幾何形狀限制
二維和三維測量
便攜、靈活
全場測量
高精度
滿足高溫測試
高速測試
試樣制備簡單
方便地與各種測試設備集成
測量范圍從小尺寸試樣到大型零件
應變范圍從微應變到大應變
有限元分析
在新產品設計和制造過程中，越來越多地應用有限元
分析軟件來進行模擬分析，對產品性能和制造工藝進行優
化和改進。材料的性能參數和零件的變形行為則對仿真軟
件的計算精度和可靠性具有重要的影響。
ARAMIS系統可以直接讀取各種有限元結果(ANSYS.
ABAQUS. Autoform. PAM-Crush)并將實際測試結果與有限
元仿真軟件的理論數據進行對比和分析，從而對有限元計
算精度進行驗證和優化。
展開 如何建立運動學方程，三維空間XYZ關于時間的函數關系，有償請教
如何建立運動學方程，三維空間XYZ關于時間的函數關系，有償請教
今日Nature：電子摻雜氧化銅超導體中的三維空間電荷激發
【前言】
高溫氧化銅超導體由堆疊的CuO2組成，電子帶結構和磁激發主要是二維的，但超導相干性是三維的。這種二分法強調了面外電荷動力學的重要性。目前研究人員已經發現，在光學可達到的有限動量范圍內，面外電荷動力學在正常狀態下是非相干的。
【成果簡介】
今日，來自斯坦福大學的Z. X. Shen, T. P. Devereaux,和W. S. Lee（共同通訊）聯合在Nature發表文章，題為“Three-dimensional collective charge excitations in electron-doped copper oxide superconductors”。作者使用共振非彈性X射線散射來探索布里淵區所有三維空間的電荷動態。電子摻雜氧化銅激發(模式)的極化分析揭示了它們的電荷來源。激發沿著面內和面外兩個方向擴散，這揭示了它的三維性質。面外分散的周期性對應于相鄰CuO2平面之間的間距，而不是晶體c軸晶格常數，這表明面外庫侖相互作用是相干面外電荷動力學的原因。作者觀察到的特性是渴望已久的“聲等離子體激元”的特征，這是分層系統預測的不同電荷集合模式的一個分支，并被認為在調解高溫超導性方面將發揮重要作用。
【圖文簡介】
圖1. 層狀電子氣中的等離子體激元以及電子摻雜氧化銅的電荷激發
圖2. 區域中心的激發三維性
圖3.
展開 三維光學測量技術在汽車車橋加載測試中的應用
DIC動態位移應變測量
車橋加載試驗利用四通道實驗機控制系統，采用負載控制方式，過程為連續加載1-40噸； 加載時間：120秒；加載到40噸時維持，同時采用XTDIC系統進行全場位移應變測量，提前在車橋表面制備黑白相間的斑點，并將設備架設至被測物正對面，在車橋的變形過程中實時拍攝序列圖片，然后通過XTDIC系統進行數據分析，獲取其全場位移以及應變。
XTDIC系統可以在任何空間方向生成三維全場變形數據，由于采用非接觸測量方式，車橋在整個測試過程中不受任何外力影響。通過預先定義的評估方案，可以觀察全場的位移變化情況，并可追蹤裂紋形成及擴展的方向。
E方向位移
X/Y/Z單方向位移
通過圖像分析，獲取車橋表面三維位移場、應變場數據。試樣表面應變場的工程數據輸出后，可以得出車橋被測表面平均主應變曲線。根據測量結果分析得出，隨著車橋載荷的增加，其表面最大主應變成持續增加的趨勢，其分析結果與實際預期情況相符。
XTDP靜態變形測量
在車橋加載測試過程中，采用XTDP攝影測量系統多角度拍攝被測位置照片，進行四種不同載荷下的關鍵點變形測量，對被測車橋的每一個變形狀態進行拍攝，車橋靜態變形的結果可在三維顯示區中以色譜圖的方式顯示出來。
以下為車橋在4/6/16/40噸加載后關鍵點位移分析結果圖。
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