一、引言

受益于全球移動(dòng)辦公的需求，筆記本電腦出貨量的巨大基數(shù)。疊加全球疫情的影響，居家辦公提升對(duì)筆記本電腦的需求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年全球筆記本出貨量為2.062 億臺(tái)，同比增長(zhǎng)28.71%。2021 年全球筆記本出貨量達(dá)2.461 億臺(tái)，同比增長(zhǎng)19.35%。

在這樣的趨勢(shì)下，如何提高NB 開發(fā)、制造水平是個(gè)大問題。要想在國(guó)際市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟，必須迅速提高NB 開發(fā)和制造的效率和精度。但在這過程中，對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸有很強(qiáng)的要求，如果偏差太大，就可能達(dá)不到設(shè)計(jì)的實(shí)際效果。3D 掃描儀開始進(jìn)入這一行業(yè)，有效地解決這一難題。依賴計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和光學(xué)技術(shù)，更能立體、完善地展現(xiàn)客觀零件的機(jī)構(gòu)尺寸信息，同時(shí)也成為研發(fā)、制造的重要開發(fā)量測(cè)工具。

二、3D 掃描簡(jiǎn)介

3D 掃描是集光學(xué)、機(jī)電和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高新無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)?shí)物的空間外形、結(jié)構(gòu)乃至色彩進(jìn)行掃描，將立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號(hào)，獲得物體表面的準(zhǔn)確空間坐標(biāo)，為實(shí)物數(shù)字化提供了快捷、精確及方便的手段，提升產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化工藝流程，促進(jìn)生產(chǎn)效率。

3D 掃描儀的光源一般為激光。激光以其單色性、亮度高、發(fā)散小等優(yōu)點(diǎn)成為早期三維光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的首選光源。最新掃描儀的光源為藍(lán)色激光，藍(lán)光的波長(zhǎng)更短，并且光源為L(zhǎng)ED 冷光源，光源能耗更低，抗干擾能力強(qiáng)，以及對(duì)環(huán)境要求低等特點(diǎn)，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

3D 掃描儀可以實(shí)現(xiàn)最高效的全尺寸檢測(cè)，可自由掃描工件的任意位置，精確分析任意位置的偏差?；趻呙钄?shù)據(jù)，與3D 數(shù)模比較，生成顏色誤差色譜、偏差注釋、尺寸測(cè)量、幾何公差檢測(cè)和直觀檢測(cè)報(bào)告。

三、3D 掃描技術(shù)分類

3D 掃描是一種能夠以多種方式掃描物件后，將其實(shí)物三維信息轉(zhuǎn)換為3D數(shù)字化模型的一種技術(shù)，其主要分為兩大類型：”接觸式”和”非接觸式”3D 掃描。這兩大類型的區(qū)別，顧名思義即有無(wú)碰觸到物件，碰到的為接觸式，沒碰到為非接觸式。
在我們NB 行業(yè)，選用的是非接觸式3D 掃描系統(tǒng)。

四、非接觸式3D 掃描的測(cè)量原理

非接觸式3D 掃描：采用最先進(jìn)的三重掃描和藍(lán)光技術(shù)(見圖3)，投影設(shè)備將藍(lán)光光柵投影到工件上，再由左右兩個(gè)CCD 鏡頭攝取影像，最后經(jīng)由軟件的高度解析方法，運(yùn)算出NB 工件的三次元點(diǎn)群。其測(cè)量面積為80 x 60mm，測(cè)量精度可達(dá)8um，結(jié)合GOM Professional Inspect 測(cè)量軟件以及全自動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)可以將點(diǎn)云文件轉(zhuǎn)換為實(shí)體模型，利用參數(shù)化測(cè)量，完成各種元素?cái)M合以及測(cè)量，輕松完成重復(fù)性測(cè)量任務(wù)。

五、3D 掃描在NB 產(chǎn)品上的應(yīng)用

隨著3D 掃描測(cè)量技術(shù)的不斷進(jìn)步，其在NB 產(chǎn)品上的應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣泛，其中比較典型的主要包括：材料厚度分析、工件變形度分析、尺寸管控、卡鉤分析、BOSS 柱分析等方面。
下面以NB A cover 為例，對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化檢測(cè)分析。在沒有3D 掃描介入前，A cover 各項(xiàng)檢測(cè)多依賴檢具和手動(dòng)量測(cè)工具。3D 掃描對(duì)A Cover 的整個(gè)操作流程如下：
步驟1：A cover 噴粉。ATOS 測(cè)量頭發(fā)出的藍(lán)光沒辦法直接照射到這三種件：a、透明件；b、高反光件；c、黑色吸光件。所以在掃描之前，需要對(duì)被測(cè)物體的表面噴涂二氧化鈦粉來(lái)處理，如下圖4 所示：

步驟2：通過ATOS 高精度藍(lán)光掃描檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行三維掃描，將A cover 放置在轉(zhuǎn)臺(tái)的治具，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，進(jìn)行三維掃描（見圖5）。（該工件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在掃描時(shí)每次轉(zhuǎn)動(dòng)幅度可以相對(duì)較小，獲取完整數(shù)據(jù)）
ATOS 采用藍(lán)光技術(shù)和最先進(jìn)的三重掃描，有效改善鏡頭畸變帶來(lái)的數(shù)據(jù)誤差，準(zhǔn)確獲取工件邊緣高質(zhì)量數(shù)據(jù)。
ATOS 最高精度可達(dá)0.008mm，且重復(fù)性精度穩(wěn)定，同時(shí)獲取的數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)完整豐富，為后續(xù)的三維檢測(cè)提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

步驟3：再利用GOM Professional Inspect 測(cè)量軟件可以將STL 點(diǎn)云文件轉(zhuǎn)換為實(shí)體模型，與原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)相擬合，快速得到可視化偏差報(bào)告

（一）材料厚度分析

曲面材料厚度分析色彩圖(見圖6)，識(shí)別凹陷和縮痕的位置，直觀反應(yīng)材料厚度偏差。

（二）變形度分析

與CAD 對(duì)比的曲面誤差色彩圖（見圖7），完整的顯示A cover 樣品與CAD的誤差分布，翹曲變形。更直觀顯示變形位置，精準(zhǔn)分析周邊曲線曲率的變化等，為工藝參數(shù)的調(diào)整提供明確的方向與數(shù)值。使得模具修改，調(diào)試，CNC 機(jī)加工這幾個(gè)重要環(huán)節(jié)能夠順利開展，減少各環(huán)節(jié)測(cè)試的時(shí)間與頻次，加快NB 整體生產(chǎn)進(jìn)度，大大提高生產(chǎn)效率。

馬路科技（RATC）成立于1996年，是以三維測(cè)量、三維掃描、逆向工程以及三維打印等先進(jìn)技術(shù)為導(dǎo)向的科技公司，客戶主要來(lái)自汽車、航空航天以及消費(fèi)品等產(chǎn)業(yè)。馬路科技共有八個(gè)服務(wù)點(diǎn)，有超過200名專家提供在地專業(yè)技術(shù)支持及服務(wù)。?