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中大尺寸工件的柔性測量在現代制造業中面臨著諸多挑戰。由于中大尺寸工件的設計特性，測量點位多而分散，且精度要求極高，這使得多種類中大尺寸工件的柔性測量變得尤為困難。傳統的測量方式不僅測量節拍慢，效率低下，而且無法滿足在線全檢的需求，嚴重影響了生產的整體效率和產品質量管控的提升。

在市場需求逐步擴大及亟需技術革新的背景下，隨著視覺技術的深入發展，機器人結合高精度視覺技術成為解決柔性測量難點的關鍵技術。通過機器人的靈活操作和視覺系統的高精度識別，可以實現對復雜工件的多點位快速測量，同時確保測量的準確性和穩定性。這種技術的應用不僅提高了測量效率，還實現了在線全檢，為制造業的發展注入了新的活力。

機械臂3D在線測量系統

△機械臂3D在線測量系統

視比特推出了基于3D視覺技術下的柔性尺寸測量系列產品，其中，本文介紹的主角——機械臂3D在線測量系統，主要面向加工制造組裝過程中工件的在線全尺寸測量場景，包括汽車整車車身、車輛零部件和各類結構件等。自研數字孿生虛實映射、跨機械臂協同測量、長周期誤差校準等核心技術，實現對各類被測部件中多種特征的高精度檢測定位和不同大小工件的在線全尺寸測量，有效解決了生產制造過程中對全部工件進行尺寸檢測和質量監控的難題。

本產品支持不同種類工件（包括曲面、弧形、齒狀）的柔性化測量和后續新型號工件的增加，在制造生產行業及場景中，具備精度高、節拍快、應用廣的優勢。

△SPEEDBOT 3D結構光相機（SPEED-S150R）

機械臂3D在線測量系統充分展現了柔性測量的卓越性能，它能夠滿足任意空間位置的測量需求，并涵蓋孔徑、位置度、平面度、面/線輪廓度、線性距離、同軸度以及錯漏裝等多種特征測量。在單個機械臂的配置下，本系統能夠達到120s/㎡以內的測量節拍。同時，視比特自研高精度全局標定技術，克服了機器人絕對定位誤差，測量精度（三坐標單方向相關性）最高可達0.15mm（經多個客戶三坐標實測對標），確保了測量結果的準確性。此外，系統還能根據被測工件的體積，靈活適配機器人型號，提供了極大的測量靈活性，實現了柔性測量。

核心技術

機械臂3D在線測量系統能夠為用戶提供精準、高速、穩定的柔性測量解決方案，主要基于視比特配置的兩大核心技術：

抗反光成像及高精度特征提取

機械臂3D在線測量系統配備了高性能的SPEEDBOT 3D結構光相機（型號：SPEED-S150R），該相機內置藍色光源，獨具抗反光特性。在金屬表面檢測應用中，它能夠有效地克服反光問題，完整捕捉反光金屬表面的3D信息。這一特性有助于提升系統的準確性和穩定性。

并且，本系統充分利用了相機的高精度特性，結合多材質高精度成像技術和專業的特征提取算法，確保了多種類特征的測量重復性精度可達到0.08mm以內。特別是對于工件中諸如螺紋孔、倒角孔、非完整孔等復雜特征，系統能夠穩定地進行成像和測量，確保測量結果的一致性和可靠性。

△多種復雜特征的穩定成像

高精度全局標定及自研精度校準

針對大尺寸測量工件（如整車車身），當單機器人的物理臂展不足以覆蓋全部測量范圍時（或工作效率落后），本系統采用多機器人協同工作的策略，并且結合多點位全局標定技術，這種協同模式能夠確保測量的高精度、高效率，并實現在線全檢，從而滿足復雜測量任務的需求。

并且系統融合了長周期誤差校準技術，通過設立外部校準裝置，確保在長時間工作狀態下，系統仍能保持測量的穩定性和準確性。

軟件系統

在以往生產環節中，測量數據的回溯曾是傳統測量技術面臨的一大挑戰，為此，視比特研發配置了柔性在線測量系統軟件。其核心優勢在于，測量結果以高清晰度的3D可視化形式呈現，使得工件尺寸數據一目了然，軟件界面還能實時更新最新的測量數據，確保信息的實時性和準確性。在測量完成后，軟件自動生成詳盡的結果分析報告，這些報告為工藝改進提供了有力的數據支持。

△柔性在線測量系統軟件

△測量系統中輸出結果分析報告

應用案例

機械臂3D在線測量系統已廣泛應用于汽車主機廠及車輛零部件廠商。

2023年12月正式投用于國內某汽車零部件制造工廠，成功實現客戶要求的檢測特定位置的孔徑、孔距、位置度、平面度、輪廓度，實現測量數據可視化，助力客戶實現了工件從抽檢到100%全檢的檢測模式升級，避免不良品流出，提高了品質管控水平。

2024年3月正式應用于某汽車主機廠車身在線測量，部署至今，現場工作穩定。雙機械臂分別搭載高精度3D相機進行協同測量，配合數字孿生虛實映射技術，實現整車車身特征高精度在線全檢并實時輸出測量結果。