激光扫描技术加速后装汽车电子市场的发展
从坐标测量机(CMM)向激光扫描仪的转移，有助于汽车后装市场零件供应商在制造仪表盘丝印和汽车信息娱乐系统视频产品的过程中将上市时间缩短4周。激光系统压缩了定义内部配合零件的几何尺寸所需要的时间。

汽车OEM通常将很短的时间留给后装市场制造商来测量新型号的车，因为谁最先把产品上市，谁就可能赢得最高的市场占有率。当Infinity Products公司的工程师采用CMM来测量内部元件的时候，他们只能采集有限的几点的事实意味着：通常要花几周时间才能将数据转换为表面模型。

最近，该公司转向采用一种便携式激光扫描仪，他们方便地将它携带到OEM的设备现场，并在几分钟内收集成百万点的数据。搜集如此多数据来产生完美的CAD表面模型所需要的时间被减少到少于1天，所以，该公司的工程师可以比以前更快地开展工作。更多的点数也改善了模型的精度，加速了下游设计的过程。“在这类业务中，首先将产品上市的公司总是赢得更多的销售额，”Infinity公司工程经理Troy Graphenteen说，“我们的便携式激光扫描仪有助于我们通过打击市场上的竞争对手而提高销量。”

Infinity Products公司设计和制造用于汽车后装市场的产品，包括将DVD和VCR屏幕安装到汽车顶部的头顶控制台、仪表盘装饰性丝印和其它产品。例如，该公司生产一种用于移动视频产品的控制台，它适用于所有最流行的运动型多功能车(SUV)和彩色小型货车的构造和车型，并为大多数车辆增添了色彩。移动视频头顶产品是一种内部充满了影片、可从车顶收放的电视系统，其设计专门用于满足路途中观看影片的需要，与起居室里的电视完全不同，以便于后座的乘客能够观看DVD并玩视频游戏。

反向工程的重要作用

通常在新车发布日前夕，OEM才会通知后装市场供应商现在有原型车可供测量，并给他们机会约见。Infinity Products公司在仪表盘丝印和移动视频产品线上面临的挑战在于：要快速将新车型的车顶面板规格提供给工程师，以便于公司提供完全匹配该车型的控制台，并在潜在的竞争对手之前将其投入生产。

在遥远的过去，Infinity会派一个工程师带着手尺去测量汽车的关键区域。当工程师回来的时候，测量结果被移交给负责开发控制台几何尺寸的设计工程师。根据用手工测定收集的有限的测量数据，设计工程师通常要花几周时间才能设计出几何尺寸。要精确再现车顶面板极为困难，所以，常常要经过几次反复才能获得良好的适配尺寸。

几年以前，该公司获得了一种便携式CMM技术，并将其用于测量。CMM比手工测定获得的测量结果更精确，并且每一测量点所花的时间也少了一些。但是，工程师仍然需要把CMM探头伸进每一个被测点所在的位置，在分派到的有限时间里，通常仅仅能获得几百点的测量数据。

测量的精度与操作员能否将探头放置在合适位置高度相关，要接触而不是要压在内部的面板上。测量工程师把包含测量点的文件带回，而设计工程师利用PTC Pro/ENGINEER CAD工具将它转换为表面模型。这个建模过程要花费几周时间，因为需要用这些相对较少的数据点进行反复试验并拟合表面的误差。要由此获得精确的表面数据也是非常困难的，因此，所获得的几何尺寸通常不得不在后续设计过程中再次调整。原型机常常配合得不太好，所以要修改或更换模具，这就造成了(上市时间的)延迟。

采用激光扫描仪

“由于便携式CMM不够完美，我们不得不寻找更佳的解决方案，”Graphenteen说，“我们注意到一些正在兴起的技术，只有便携式激光扫描仪才能提供所需要的尺寸、精度和速度。”

激光扫描仪的原理是：把激光投射到表面，与此同时，随着激光束的扫描，摄像机连续对变化的距离和激光的轮廓做三角测量，从而使物体被精确地复制下来。由于便携式扫描仪把激光线自动扫过零件的表面，一种专用的接口卡将视频图像线转换为3D坐标。激光扫描仪每秒以更高的精度采集上千点(这是接触/触摸探头方法难以完成的)，所以它能够精确地对更复杂的零件表面进行数字化采集。由于不需要对工作面保持接触，这也就意味着测量精度与操作员的熟练程度无关。

便携式激光扫描仪可以扫描一个零件或内表面，所采集的数据送入计算机。

“我考察了几种不同的系统后发现，激光扫描毫无疑问可以在比CMM少得多的时间里采集更多的数据，”Graphenteen解释道，“于是，我开始进一步考察几个不同型号，经过试用发现一款外形小、可靠性高的激光扫描仪，那就是Laser Design公司的SURVEYOR激光扫描仪，它被证明是我们理想的选择。它仅重4.5磅，大小为9*9*3英寸，并且仅用两根电缆连接到笔记本电脑。当我们去OEM厂家时，我们只有一次测量的机会，我们到现场的时候，只要指向我们想测量的对象，设置好扫描范围和亮度，按一下按纽就可以开始(快速)扫描了。”

SURVEYOR每秒对512点数据带采集60次，扫描仪配备的Geomagic软件包自动将这些点转换为一种CAD表面模型。

加快上市步伐

激光扫描仪减少了新产品上市所需要的设计时间，当新车型问世的时候，工程师现在可以拎着放有便携式激光扫描仪的手提箱去OEM厂家的设备现场，他们扫描与产品配合的表面的过程就像用喷漆枪作画。但是，与过去采集几百点不同，工程师通常要采集完全定义内部面板所需要的上千万个点。他们将采集到的点团(point cloud)存储在手提电脑上，回来将文件交给设计工程师。

由于获得了完全定义表面的数据，现在将点团转换为表面模型的工作被大为简化。“采用Geomagic软件，设计工程师可以注册该扫描并在一个小时内生成表面模型，” Graphenteen汇报说，“我们做一些清洁工作，诸如消除环境中的噪声和无关点，然后，输出STL格式文件并读到Pro/ENGINEER或不同的CAD软件包之中，所以，我们在这部分的处理节省了一到两周时间。”

剩下来的工作与过去所做的工作非常类似，但是，进展要快得多，因为表面模型比过去采用的要精确得多，所以，在下游设计过程中，手工修改和硬性改动要少得多。“我们已经开始采用这种新工艺，所以几乎总能作出一次就合用的原型，再也不需要做第二次反复设计，而这在过却是司空见惯的。”Graphenteen说，“至少我们把从测量到生产的平均时间由14周减少到了10周，这意味着我们可以开始增加销售并树立我们在市场中的地位，而我们的竞争对手仍然在进行其设计。”

C. Martin Schuster

Laser Design公司总裁兼首席执行官。