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尼康非接触式测量系统
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长恒荣创

时间 : 2026-01-06 13:28 浏览量 : 3

在航空航天发动机叶片的曲面检测、汽车白车身的焊接变形分析、半导体晶圆的微米级尺寸管控等高端制造场景中,传统接触式测量因效率低、易损伤工件等缺陷逐渐被淘汰。尼康凭借其光学技术积淀,构建了覆盖宏观到微观、静态到动态的全维度非接触式测量体系,以激光雷达、三维扫描仪、影像测量仪为核心产品,重新定义了工业测量的精度与效率标准。


一、激光雷达:大尺寸测量的“光学标尺”

尼康APDIS系列激光雷达系统通过聚焦激光束与外差干涉测量法的融合,实现了50米范围内±0.5毫米的绝对坐标测量精度。该系统采用新型共焦光学器件与高清摄像机,将特征扫描速度提升至前代产品的两倍,同时通过硬件优化将设备重量减轻40%、体积缩小25%,达到IP54防护等级,可适应车间粉尘与潮湿环境。

在汽车制造领域,APDIS系统可同步测量车身覆盖件的曲面轮廓与装配间隙,单次扫描覆盖30米范围,测量点密度达每平方米120万个,较传统三坐标测量机效率提升10倍。其2000Hz的振动分析功能更可实时监测设备安装状态,例如在发动机装配线中,通过非接触式加速度计模式检测曲轴振动频率,将故障预警时间从4小时缩短至15分钟。


二、三维扫描仪:复杂曲面的“光学解剖刀”

针对涡轮叶片、齿轮等复杂曲面,尼康HN-C3030与HN-6060系列三维扫描仪采用多光学传感器与五轴同步控制技术,实现表面波纹度与形位公差的同步检测。HN-6060的球间距允许误差(ES,MPE)达5微米,可一次性完成航空发动机叶片的叶尖间隙、前缘曲率等20余项参数测量,较传统接触式测量效率提升8倍。

该系统配备120,000点/秒的激光扫描速度与20微米的点间距分辨率,结合可变角度旋转台,可深入测量深孔、阶梯结构等隐蔽区域。在汽车变速器齿轮检测中,HN-C3030通过非接触式平面扫描技术,将齿面粗糙度测量时间从30分钟/件压缩至2分钟/件,同时将重复测量精度稳定在±1微米以内。


三、影像测量仪:微米级精度的“光学显微镜”

尼康NEXIV系列影像测量仪集成TTL激光自动对焦、8段LED环形照明与亚像素边缘提取算法,在0.35×至120×倍率范围内实现±(3+L/200)微米的综合精度(L为测量长度)。其3D轮廓扫描功能支持73.5毫米长工作距离,可无碰撞检测深孔结构,例如在医疗导管生产中,自动测量内径0.1毫米的微通道尺寸,公差管控能力达±0.5微米。

该系统搭载AutoMeasureEyes智能软件,支持CAD模型导入与一键式编程,在半导体封装领域可同步检测基板焊盘直径、位置度与共面性,将400G光模块的研发验证周期从72小时缩短至8小时。Roush Yates Engines公司采用iNEXIV VMA-4540测量发动机推杆,检查时间减少50%,工时成本降低97%。


四、技术突破:从光学硬件到智能算法的协同进化

尼康非接触式测量系统的核心竞争力源于三大技术突破:

1.复合光源系统:通过532nm激光与白光LED的协同,解决高反光金属与暗色塑料的成像难题,例如在检测碳纤维复合材料时,环形光增强纤维边缘对比度,透射光穿透0.1毫米基材,使分层缺陷识别精度达0.05毫米。

2.动态补偿算法:内置温度传感器与振动抑制模块,在-20℃至80℃环境中将线性误差控制在±(1.2+4L/1000)微米范围内,满足汽车零部件跨气候带生产需求。

3.AI驱动软件:深度学习模型可自动识别工件类型并优化测量参数,例如在混合材质检测场景中,将编程时间从2小时缩短至10分钟,同时通过GPU加速实现实时形变分析。

从半导体晶圆的纳米级线路检测到风电叶片的千米级形貌监测,尼康非接触式测量系统正以光学精度重构工业测量的价值链。随着5G与工业互联网的普及,其云端数据接口与无线传输功能将进一步推动制造流程的数字化升级,为智能制造提供核心基础设施支撑。

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