图1  CognitensWLS400设备外观

新型快速的白光测量系统——Cognitens WLS400能够高效地满足模具设计、加工、生产和工艺改进等各个环节的检测要求，提供快速的尺寸评价、完整的分析数据和直观的报告模式，为模具试制过程中的制造监控及工艺改进提供快速友好的解决方案。

模具试制过程中的问题

现代模具制造及CAD/CAM/CAE的技术日益成熟，越来越多的程式化、标准化生产技术应用的出现，都在推进模具行业各个环节往更快速、更完善的方向发展。如何能够在模具设计之后更高效地完成模具从制造到试生产，再到真正投入实际生产，成为了迫切需要解决的问题。

将检测设备贯穿在模具的制造环节中，能够对加工中的模具进行阶段性的有效监控和检查，快速反馈制造中的问题，为工程人员的工艺修改提供依据；将检测设备应用在试制阶段中，能够利用虚拟或实际的配合关系分析，对模具合模状态提前预警，大大提高不必要的周期及制作成本的浪费；将检测设备应用在模具验收阶段中，可以以数字化的形式记录模具状态，进行数据备份，从而为后期模具修改及恢复提供原始根据。

由此可见，适用于模具生产环境及制造工艺要求的检测设备，在模具的整个制造环节中是非常重要的。因为模具的检测或问题诊断往往发生在制造过程中，而且模具重量一般较大不易搬离，因此除测量功能需满足检测要求以外，检测设备还要具备能够在焊接、冲压等恶劣环境条件下工作且可移动的性能。

白光拍照测量技术及主要应用

近年来，工业测量不再只局限于局部点及形位公差的测量，而是在此基础上更侧重于最终产品的外观形状的质量控制, 因此光学测量技术以其测量数据的完备性、测量及分析方法的多样性而在工业测量中占有着越来越大的比例。作为光学测量的一种，白光拍照式测量设备则以其高效率、便携性的特点在模具应用中尤为突出，也得到越来越多的关注和应用。

CogniTens WLS400由1个投影镜头及3个拍照镜头组成，如图1所示。该系统采用高速单幅立体成像与无规则点阵投影相结合的技术，3个拍照镜头可以在0.01s之内快速捕捉投影镜头所投射在工件表面的点阵图像，进而在软件中形成所拍摄物体表面的数据，如图2所示。由于高频快门数据采集时间极短，毫秒之间即可从测量物体表面获取数据信息，测量性能不受振动、工业照明或温度变化的影响，且其结构紧凑、操作简便，从模具设计开发到完善，到最后产品上线的各环节，CogniTens WLS400均能对各种疑难问题做出综合的解决方案。

白光拍照设备在模具制造中的实际应用

Cognitens WLS400白光设备采集数据时间短的特点使得测量可直接在模具车间进行（见图3）。现场快速反馈模具的状态，为现场修模及模具研配提供数据指导，完善模具加工和生产的数据库体系，在模具试生产的零件统计分析中也起到重要的作用，大大减少了试生产及检具的费用。通常的测量过程如图4所示。

1.加工阶段

对于预加工及加工过程中的模具，使用WLS400对工件表面进行拍照后，在软件中将点云数据和理论的CAD数模（通过工艺或设计基准）进行对齐，然后便可以对数据进行色差分析。如图5所示，不同的颜色代表测量位置在公差带中所处的状态，该示例中，工件的合格状态为绿色（-0.1～0.1mm），红色为极限正超差，蓝色为极限负超差。通过色差图比对，工艺和制造人员可以很直观地对现场修模进行指导：对待加工的CAD进行对比识别加工部位；为CAM软件生成CNC加工道路提供数据支持；最小化CNC空切时间，避免刀具损坏。

WLS400底部具有移动支撑系统，依靠其便携性可以很方便地到达需要测量的位置，甚至在CNC机床上也可以进行测量，因此也避免了传统模具测量中因为搬运不便而只能到最终测量状态才能发现加工问题的缺陷，缩短了生产周期，节省了制造成本。

2.合模阶段

在合模阶段，除了可以使用前述对单个模具的加工面进行测量和分析以外，还可以使用WLS400所提供的虚拟装备和数字装配功能对凸模和凹模进行装配间隙的分析，预测可能在工件试制中出现的问题。

根据监控和检查对象的不同，可以通过相机定位点对测量的点云数据在软件里进行装配模拟—虚拟装配，用于模具合模前的模拟分析；或者同样通过在合模后的模具上的相机定位点将点云数据恢复到实际的装配状态—数字装配，用于模具实际合模状态的间隙分析。装配后的模具分析如图6所示。

3.试制和验收阶段

作为模具生产和制造的最终阶段，模具的试制和验收中的工件合格性验证是确保后期顺利生产的关键性因素。在此阶段，Cognitens WLS400提供多种零件和工艺的SPC分析工具，从而评估制造工艺、公差调整等工程工具的稳定性和一致性，为试制阶段的工艺调整提供数据基础。

结语

综上所述，随着目前模具生产厂对现场质量控制、流程优化和数据保存等要求的不断提高，也要求测量设备能够提供更加及时、准确和直观的反馈模式。拍照式便携设备以其优越的车间现场适应性能、测量数据的可靠性以及软件功能的完备性也将越来越多地出现在模具车间里，成为生产加工中非常有利的辅助工具，为模具生产的周期缩短及成本节约带来新的应用方案。