基于三維模型產(chǎn)品可視化檢驗系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

高 玫，黨增江，崔 燦

(中國航天科工二院 北京計算機技術(shù)及應用研究所，北京 100039)

0 引 言

隨著“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺”和“智能+”的深入推進，制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級不斷加速。產(chǎn)品和服務的質(zhì)量管理智能化程度，正是其“智能+”水平的一個重要體現(xiàn)。很多企業(yè)和高校開展了利用信息化手段提升質(zhì)量管理水平的研究，如基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)過程質(zhì)量數(shù)據(jù)采集和追溯[1,2]，基于行業(yè)特點的質(zhì)量數(shù)據(jù)分析途徑和方法[3,4]，以及利用成品數(shù)據(jù)反向建模的仿真檢驗方法[5]等。這些研究或是對檢驗環(huán)節(jié)的技術(shù)改進和提升不夠深入，或是過于復雜，不適用于多品種小批量的離散型生產(chǎn)場景。很多中小企業(yè)的檢驗方式仍然停留在對照紙質(zhì)檢驗清單和圖紙進行檢測的階段。具備信息化生產(chǎn)條件的企業(yè)采用的也多是電子清單和二維圖紙來進行檢驗。這對于具有多張圖紙、尺寸眾多的復雜產(chǎn)品來說，檢驗過程缺乏引導，查找及在實物上定位待檢尺寸都比較困難，增加了出錯概率，降低了工作效率。為此，本文探索了一種基于三維模型的產(chǎn)品可視化檢驗方法，實現(xiàn)了檢驗任務制定、可視化檢驗過程指引、測量數(shù)據(jù)自動采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析等功能。

1 系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)的設(shè)計定位是應用于智能工廠的數(shù)據(jù)采集層，主要面向機加行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)檢驗。在實際生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)采用三維模型進行設(shè)計。設(shè)計完成后，設(shè)計師選取指定檢驗尺寸，并生成含有檢驗尺寸的三維視圖。質(zhì)量主管將檢驗尺寸和視圖生成檢驗任務，并指派檢驗人員。在檢驗執(zhí)行時，檢驗人員使用移動數(shù)據(jù)采集終端，通過一維碼/二維碼等產(chǎn)品識別技術(shù)，完成待檢產(chǎn)品與其檢驗任務的對應。獲取檢驗任務后，通過選擇檢驗尺寸，系統(tǒng)自動查找該尺寸所在視圖，自動切換顯示，從而引導檢驗人員進行檢驗。檢驗過程中，系統(tǒng)對測量儀器設(shè)備進行合法性校驗，確保測量準確。移動數(shù)據(jù)采集終端與具備數(shù)據(jù)通信接口的測量儀器設(shè)備相連接，直接采集檢驗數(shù)據(jù)。獲取檢驗值后，系統(tǒng)自動判定該項檢驗結(jié)果是否合格。檢驗結(jié)束后，質(zhì)量人員通過本系統(tǒng)綜合統(tǒng)計分析產(chǎn)品檢驗結(jié)果，并對產(chǎn)品質(zhì)量狀態(tài)進行分析和態(tài)勢展示。系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)的硬件平臺通過豐富的外部接口(串口、網(wǎng)口、USB、WIFI、藍牙等)，兼容各類通信協(xié)議，實現(xiàn)與測量儀器設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)交換，采集各種原始測量數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行加工、處理和分析，協(xié)助設(shè)計師、生產(chǎn)者和檢驗人員進行產(chǎn)品缺陷處理，形成完整的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)管理平臺。

1.1 軟件功能設(shè)計

依據(jù)檢驗工作流程和用戶需求，基于三維模型的可視化檢驗系統(tǒng)軟件設(shè)計為四大功能：檢驗任務定義、可視化引導、檢驗執(zhí)行，以及數(shù)據(jù)分析。

(1)檢驗任務定義：與三維檢驗計劃編制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，能夠?qū)牒妥R別上游系統(tǒng)提供的檢驗要求信息，包括三維檢驗模型和質(zhì)量檢驗項目清單。

(2)可視化引導：利用三維輕量化模型以及檢驗尺寸與模型視圖間的對應聯(lián)動功能，做到檢驗執(zhí)行過程按規(guī)定順序展開，指導檢驗操作。

(3)檢驗執(zhí)行：按可視化引導，執(zhí)行檢驗過程。通過串口、USB、網(wǎng)口、藍牙等通信接口，與數(shù)顯測量設(shè)備、三坐標測量機等檢驗設(shè)備進行通信，實現(xiàn)檢驗數(shù)據(jù)的采集與錄入，并根據(jù)公差值自動判斷檢驗結(jié)果。

(4)數(shù)據(jù)處理：依據(jù)檢驗結(jié)果，對產(chǎn)品缺陷進行處理。同時對檢驗數(shù)據(jù)進行綜合統(tǒng)計分析，包括合格/不合格品率、缺陷原因分布等。

1.2 硬件方案

依據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計，硬件運行環(huán)境由服務器、客戶端和移動數(shù)據(jù)采集終端組成。在企業(yè)中心機房部署系統(tǒng)服務器，為用戶提供質(zhì)量檢驗管理服務。設(shè)計師通過客戶端瀏覽器對服務器進行訪問，制定檢驗清單，查看檢驗結(jié)果。質(zhì)量主管通過客戶端瀏覽器完成檢驗任務定義，查看數(shù)據(jù)分析。檢驗人員通過移動數(shù)據(jù)采集終端執(zhí)行可視化檢驗。移動數(shù)據(jù)采集終端通過藍牙、WIFI、USB、串口等多種通信方式，與測量儀器設(shè)備進行連接，它是服務器與測量設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄?。硬件連接與布局如圖2所示。

圖2 硬件連接與布局

同時，基于三維模型的產(chǎn)品可視化檢驗系統(tǒng)依據(jù)不同應用場景的需求，設(shè)計對應的通信方式。用于沒有網(wǎng)絡環(huán)境的應用場景時，移動數(shù)據(jù)采集終端可實現(xiàn)固定點有線接入、離線檢驗的工作方式，即通過移動數(shù)據(jù)采集終端底座上配備的有線網(wǎng)口接入網(wǎng)絡，下載檢驗任務。執(zhí)行檢驗工作時可離線，待檢驗完成后，將終端插回底座，又可通過網(wǎng)絡將結(jié)果回傳。對于允許使用無線傳輸?shù)膽脠鼍?，檢驗結(jié)果則可即時上傳服務器。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 軟件架構(gòu)

產(chǎn)品三維可視化檢驗系統(tǒng)在實現(xiàn)時充分考慮未來面向不同行業(yè)的擴展性，選用基于面向服務的體系結(jié)構(gòu)(ser-vice-oriented architecture，SOA)[6]的Spring Boot作為基礎(chǔ)開發(fā)框架。

SOA架構(gòu)通過定義良好的接口和契約將系統(tǒng)的不同功能(也稱服務)進行連接，以業(yè)務驅(qū)動服務，以服務驅(qū)動技術(shù)[7]。它為業(yè)務間的數(shù)據(jù)傳遞提供了更靈活的方式，并方便對業(yè)務服務進行重構(gòu)，保證業(yè)務變化可以更快響應。Spring Boot作為SOA架構(gòu)的具體實現(xiàn)框架，通過自動起步、起步依賴、命令行界面和Actuator四大核心[8]，簡化了Spring應用程序開發(fā)過程、配置過程、部署過程和監(jiān)控過程[9,10]，大大縮短了開發(fā)周期。

產(chǎn)品三維可視化檢驗系統(tǒng)依據(jù)SOA架構(gòu)思想，以Spring Boot為基礎(chǔ)架構(gòu)，實現(xiàn)Spring MVC模式的Web應用[9]。通過前端控制器對業(yè)務請求進行分發(fā)，并使用JSP的方式實現(xiàn)視圖解析。Spring MVC分離了控制器、模型對象及視圖解析，通過這種分離可以根據(jù)業(yè)務需求對它們進行定制化開發(fā)。

將系統(tǒng)業(yè)務功能拆分為檢驗任務管理服務、檢驗執(zhí)行服務、三維模型顯示服務和數(shù)據(jù)分析服務。同時將這些服務和業(yè)務流程放置在Spring MVC的模型Model組件中進行具體實現(xiàn)，完成系統(tǒng)的功能設(shè)計要求。軟件架構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

從圖3中可以看出，軟件架構(gòu)由4層組成：數(shù)據(jù)層、服務層、接口訪問層和表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)層存儲系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與業(yè)務數(shù)據(jù)，并通過JDBC等方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至服務層，服務層主要對系統(tǒng)業(yè)務邏輯進行處理，并按照接口訪問層的規(guī)范調(diào)用接口，將處理后的業(yè)務數(shù)據(jù)發(fā)送至表現(xiàn)層，在表現(xiàn)層進行檢驗執(zhí)行和數(shù)據(jù)的展示。

數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)存儲層和數(shù)據(jù)訪問層。數(shù)據(jù)存儲層包含產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、檢驗規(guī)程數(shù)據(jù)庫、檢驗任務數(shù)據(jù)庫、檢驗結(jié)果數(shù)據(jù)庫、用戶信息數(shù)據(jù)庫等信息數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)訪問層包含了JDBC、DAO以及數(shù)據(jù)訪問接口等內(nèi)容，用以和上層服務接口。

服務層包括業(yè)務服務層和公共服務層，具有模塊化，結(jié)構(gòu)化的特點，并可通過不同的協(xié)議發(fā)布服務，包括SOAP、REST、API接口等。業(yè)務服務層中包含任務管理服務，檢驗執(zhí)行服務，三維模型顯示服務和數(shù)據(jù)分析服務。公共服務層包含數(shù)據(jù)備份管理，日志管理，權(quán)限管理和用戶管理。

接口訪問層主要實現(xiàn)各類接口的調(diào)用，為表現(xiàn)層提供接口和數(shù)據(jù)服務，同時為其它可能集成的業(yè)務系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)訪問接口，保證檢驗信息的正常上傳，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。

表現(xiàn)層為人機交互界面，主要由檢驗任務定義，可視化引導，檢驗執(zhí)行和統(tǒng)計分析展示4部分組成。

2.2 檢驗模型構(gòu)建

當前系統(tǒng)的應用場景是以制造業(yè)的機加方向為主，未來將會向裝配、電裝以及其它方向擴展。每個方向的檢驗內(nèi)容雖因產(chǎn)品而異，但是同一方向內(nèi)的檢驗任務框架大致相同，可以抽象出來，建立這個方向的檢驗模型。而各方向之間雖然檢驗內(nèi)容不同，但是其檢驗類別和流程大體相同。從生產(chǎn)流程來說，可分為工序檢驗和產(chǎn)品終檢。從檢驗形式來說，可分為首件檢驗、抽檢和普檢。從實際應用的角度劃分，又可分為過程檢驗、外協(xié)檢驗和外購檢驗等。但不論哪種分類方式，最終對應的都是以行業(yè)方向劃分的專業(yè)檢驗內(nèi)容，如機加、裝配和電裝等。

由此，本文利用抽象分層思想，將檢驗內(nèi)容與應用背景相剝離，力求建立通用型質(zhì)量檢驗管理平臺，便于未來向其它領(lǐng)域和行業(yè)的檢驗工作擴展。

(1)機加檢驗模型的建立

一個機加產(chǎn)品的檢驗內(nèi)容通常是對結(jié)構(gòu)件加工的尺寸、角度、粗糙度等方面進行檢查。從中可提取出檢驗過程關(guān)注的關(guān)鍵項，包括產(chǎn)品編號、產(chǎn)品名稱、檢驗類型(首件檢驗、抽檢和普檢)、檢驗工具、檢驗項目、上限值、下限值、測量值、對應的視圖，以及計量單位等信息，本文以此作為檢驗模型的基本構(gòu)成。為了實現(xiàn)三維模型的可視化引導，在該模型上加入創(chuàng)建檢驗標注尺寸的組合視圖，為檢驗項目與設(shè)計圖之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。機加檢驗模型如圖4所示。

圖4 機加檢驗模型

(2)層次劃分

整個質(zhì)量檢驗管理服務端分為3層：基本檢驗層、中間件層和實際應用層。以行業(yè)劃分建立各類檢驗模型，組成基本檢驗層，置于平臺的最底端。當添加新行業(yè)領(lǐng)域時，可在基本檢驗層中增加新的檢驗模型，與已有模型相互獨立，實現(xiàn)靈活擴展。各層間設(shè)計及相互關(guān)系如圖5所示。

圖5 質(zhì)量檢驗管理平臺層次劃分

在基礎(chǔ)檢驗層之上設(shè)置中間件層，將通用的檢驗類型形成通用模塊，作為標準接口，置于此層。中間件層又分為兩層。上層為工序檢驗、產(chǎn)品終檢以及不合格品審理。下層為首件檢驗、抽檢和普檢。

在中間件層上是應用層，是各個企業(yè)依據(jù)本企業(yè)的生產(chǎn)和管理需求設(shè)定的檢驗應用，如外購檢驗、外協(xié)檢驗、生產(chǎn)過程檢驗、出廠檢驗等。每種檢驗應用的實現(xiàn)都可通過中間層和基本檢驗層的組合來實現(xiàn)，這樣保證了系統(tǒng)設(shè)計的靈活性和適應性。

2.3 檢驗任務定義

一般生產(chǎn)制造企業(yè)，同類產(chǎn)品依據(jù)需要可建立不同的檢驗要求，同類產(chǎn)品的不同檢驗要求可分派多次檢驗任務進行檢驗。因此，檢驗任務的定義由3步完成。首先建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，為不同類產(chǎn)品的檢驗要求分類做準備。然后依據(jù)產(chǎn)品類別定義檢驗要求，即檢驗規(guī)程。產(chǎn)品具備檢驗規(guī)程后，再進行某個具體產(chǎn)品的檢驗時，即可依據(jù)該產(chǎn)品的檢驗規(guī)程，建立檢驗任務，執(zhí)行檢驗。三者之間的關(guān)系如圖6所示。

圖6 檢驗任務層級關(guān)系

(1)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹建立

系統(tǒng)以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹為骨架，串聯(lián)整個業(yè)務流程。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹提供三級節(jié)點，為產(chǎn)品—部件—子部件。各級節(jié)點定義其從屬關(guān)系，同時允許各級節(jié)點定義針對自身的檢驗規(guī)程。每個產(chǎn)品實例歸屬于一類產(chǎn)品中，它們擁有相同的組成結(jié)構(gòu)關(guān)系。

(2)檢驗規(guī)程定義

檢驗規(guī)程是以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹為索引進行分類，規(guī)程是后續(xù)各個產(chǎn)品實例進行檢驗的依據(jù)。

檢驗規(guī)程定義，需要設(shè)計師提供檢驗清單和對應的三維視圖。檢驗清單采用EXCEL文件格式，文件頭標注了產(chǎn)品的編號和名稱，列表中的每一行代表一個檢驗尺寸信息，包括具體檢查項目信息，檢驗尺寸的上下限值，檢驗工具要求，檢驗類型，標注尺寸ID，計量單位等。同時，檢驗清單記錄著檢驗尺寸與組合視圖的對應關(guān)系，這對后續(xù)檢驗執(zhí)行時進行可視化引導至關(guān)重要。

(3)檢驗任務定義

當用戶選擇某個產(chǎn)品對應的檢驗規(guī)程后，系統(tǒng)將生成檢驗任務，并指派檢驗人員，存入數(shù)據(jù)庫的檢驗任務表中。為了便于檢驗任務在移動數(shù)據(jù)采集終端的下發(fā)和執(zhí)行，同時適應無網(wǎng)環(huán)境下的脫機檢驗操作，系統(tǒng)將檢驗任務以XML文件的格式導出，連同三維模型一起，保存在檢驗員的工作目錄下，作為移動數(shù)據(jù)采集終端識別解析檢驗任務的依據(jù)。

系統(tǒng)加載檢驗任務時，會遍歷檢驗員工作目錄，將目錄下的檢驗任務以樹狀結(jié)構(gòu)顯示，每個檢驗任務對應一個子節(jié)點，每一個任務中的檢驗項目對應任務子節(jié)點下的一個葉子節(jié)點。當用戶選擇檢驗任務節(jié)點時，顯示對應的詳細檢驗任務信息，包括產(chǎn)品編號、產(chǎn)品名稱和最后操作日期。當用戶選擇檢驗項目節(jié)點時，顯示對應檢驗項目的詳細信息，包括檢驗項目描述、檢驗類型、檢驗工具、上限值、下限值和計量單位。

2.4 可視化引導

可視化引導，即當用戶執(zhí)行檢驗任務時，選中一個待檢尺寸，三維模型可自動切換至該尺寸對應的視圖。視圖上唯一標注著待檢尺寸所在位置、數(shù)值和公差。為了適應移動數(shù)據(jù)采集終端的配置要求，三維模型采用輕量化模型?？梢暬龑Ы缑嫒鐖D7所示。

圖7 可視化指引

輕量化模型生成，是在設(shè)計端的實體模型上選擇要檢驗的標注尺寸，并為每個要檢驗的標注尺寸單獨創(chuàng)建組合視圖。視圖中只顯示當前選擇的標注尺寸，其它標注尺寸全部隱藏。組合視圖創(chuàng)建完成后導出，導出的輕量化模型只包含帶有檢驗尺寸的組合視圖，同時，將檢驗尺寸與該組合視圖通過數(shù)據(jù)庫的檢驗規(guī)程表綁定。

在系統(tǒng)中嵌入輕量化三維模型瀏覽器。當選擇檢驗任務中某一待檢尺寸時，系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中查找該尺寸對應的三維視圖文件名稱，并將文件名稱和路徑通知三維模型瀏覽器。瀏覽器按照指定路徑查找到該文件，并自動加載顯示。顯示的模型視圖上只有待檢尺寸，其它標注尺寸全部自動隱藏。顯示的模型能夠進行放大縮小、旋轉(zhuǎn)和移動等操作，直觀詳細地指導檢驗操作。本系統(tǒng)支持的三維模型為prt、pvs和pvz格式。

2.5 檢驗執(zhí)行

產(chǎn)品在生產(chǎn)加工時，利用條碼技術(shù)對其進行身份標記。檢驗執(zhí)行過程中，通過對條碼的識別，完成對該產(chǎn)品與其檢驗任務的對應，同時實現(xiàn)對測量設(shè)備合法性的校驗。按照尺寸檢驗的可視化指引，通過移動數(shù)據(jù)采集終端的通信接口及通信協(xié)議，自動獲取測量設(shè)備的檢驗數(shù)據(jù)，完成檢驗過程。

(1)身份識別

系統(tǒng)與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)相結(jié)合，可對產(chǎn)品、測量設(shè)備以及檢驗人員等生產(chǎn)資料進行編碼，唯一標識。編碼規(guī)則依據(jù)企業(yè)相關(guān)管理規(guī)定進行設(shè)定，系統(tǒng)將自動生成該類對象的條碼。系統(tǒng)支持常用的Code25(ITF)一維碼和PDF417二維碼等格式。

產(chǎn)品進行檢驗時，使用激光掃碼設(shè)備對產(chǎn)品條碼/二維碼進行掃描，自動識別產(chǎn)品編碼，獲取產(chǎn)品基本信息，根據(jù)產(chǎn)品編碼在數(shù)據(jù)庫中查找其對應的檢驗任務。找到后將該任務自動加載，同時加載其三維模型。任務確認后，掃描測量設(shè)備的條碼，從數(shù)據(jù)庫中查找該設(shè)備的量程、精度等信息，校驗該設(shè)備與待測尺寸的匹配度。

(2)數(shù)據(jù)采集

檢驗執(zhí)行的數(shù)據(jù)采集，利用移動數(shù)據(jù)采集終端實現(xiàn)。移動數(shù)據(jù)采集終端以工業(yè)平板為基礎(chǔ)，擴展了激光掃描單元和檢驗數(shù)據(jù)采集單元。

激光掃描單元，通過對一維碼/二維碼的掃描識別，實現(xiàn)對產(chǎn)品和檢驗人員的身份認證。激光掃描單元內(nèi)嵌在工業(yè)平板中，使得移動數(shù)據(jù)采集終端可以不配置攝像頭，適用于對產(chǎn)品信息安全要求性高的場所使用。

檢驗數(shù)據(jù)采集單元，用于執(zhí)行檢驗過程中，分為無線采集和有線采集。移動數(shù)據(jù)采集終端通過采集單元接入采集數(shù)字化測量設(shè)備的數(shù)據(jù)。無線數(shù)據(jù)采集支持藍牙、移動數(shù)據(jù)通信、WIFI及專用無線等多種方式，有線數(shù)據(jù)采集支持RJ45、USB、RS485等通信方式。檢驗數(shù)據(jù)采集單元與測量設(shè)備間的幾種典型連接如圖8所示。

圖8 檢驗數(shù)據(jù)采集單元與測量設(shè)備典型連接

通過實例化方法，系統(tǒng)允許同時檢驗5個產(chǎn)品，每掃描一個產(chǎn)品條碼/二維碼，就會自動創(chuàng)建一個檢驗過程。檢驗進行時，可以在不同檢驗過程之間自由切換。這對于同一產(chǎn)品來說，可以不更換量具，同時檢驗多個個體，提高了檢驗效率。

(3)數(shù)據(jù)判斷

檢驗數(shù)據(jù)采集完成后，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的尺寸標準和公差范圍，自動判別檢驗結(jié)果是否合格。檢驗合格，則產(chǎn)品入庫。檢驗不合格，則填寫缺陷處理信息和處理意見，進入不合格品審理流程。

檢驗執(zhí)行的整體流程如圖9所示。

圖9 檢驗執(zhí)行流程

2.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理功能包含不合格品審理和數(shù)據(jù)分析兩部分。

(1)不合格品審理

檢驗人員對檢驗出來的缺陷產(chǎn)品填寫詳細的問題描述，提交缺陷報告。質(zhì)量主管會簽確認后，由設(shè)計師查看缺陷報告，分析缺陷原因，給出處理意見，如讓步接收、返修或報廢等。質(zhì)量主管確認后，執(zhí)行處理意見。

(2)數(shù)據(jù)分析

檢驗數(shù)據(jù)收集后，從發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題、改進工藝水平、展示質(zhì)量態(tài)勢的目的出發(fā)，需要對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計歸類和分析。數(shù)據(jù)分析可從3個層次來進行：初步統(tǒng)計，專向分析和綜合態(tài)勢。

初步統(tǒng)計包括批次(不)合格率、(不)良率趨勢、工序檢測(不)良率，如圖10(a)所示。在初步統(tǒng)計數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行進一步分析，可以得出質(zhì)量缺陷分布情況，如不良原因、不良現(xiàn)象、不良位置、不良組件、責任部門等，如圖10(b)所示。隨著采集的數(shù)據(jù)量越來越多，當樣本達到足夠數(shù)量，可建立質(zhì)量缺陷分布模型和質(zhì)量發(fā)展趨勢的預測模型等，為質(zhì)量綜合態(tài)勢展示的實現(xiàn)提供可能，如圖10(c)所示。

圖10 數(shù)據(jù)分析

3 應用效果對比

相比于傳統(tǒng)紙質(zhì)檢驗，基于三維模型的可視化檢驗系統(tǒng)從檢驗信息可視化、數(shù)據(jù)采集自動化及結(jié)果分析智能化等方面都進行了根本性的升級，盡可能減少了人為因素造成的失誤。同時從可追溯性來說，生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品問題可溯源，為產(chǎn)品的設(shè)計、工藝改進提供了大量的原始數(shù)據(jù)。相比于紙質(zhì)或二維電子圖紙，檢驗過程的指引更直觀，更易用。檢驗尺寸與三維模型視圖關(guān)聯(lián)，唯一標識，幫助檢驗員更快完成檢驗任務。詳細使用效果對比見表1。

表1 傳統(tǒng)紙質(zhì)檢驗與三維可視化檢驗對比

4 結(jié)束語

基于三維模型的產(chǎn)品可視化檢驗系統(tǒng)，基于產(chǎn)品的輕量化模型，集檢驗管理、檢驗執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等質(zhì)量檢驗要素于一體，通過信息共享，貫穿設(shè)計、工藝、制造各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)設(shè)計、制造一體化。

系統(tǒng)采用三維模型可視化引導技術(shù)，在模型上唯一標注待檢尺寸，方便檢驗人員根據(jù)圖像快速定位實物產(chǎn)品的待檢尺寸位置，檢驗過程更加具象，有效降低人為因素引起的錯誤。系統(tǒng)集成了一維碼/二維碼識別等多種身份鑒別技術(shù)，使得檢驗過程更加流暢。

系統(tǒng)的移動數(shù)據(jù)采集端可作為檢驗工位信息終端，可以脫機工作，不受網(wǎng)絡條件限制，適用于特殊生產(chǎn)環(huán)境使用，如無網(wǎng)絡信號的場所。連網(wǎng)狀態(tài)下也可以作為車間生產(chǎn)管控信息化前端機使用，實現(xiàn)了檢驗記錄無紙化、檢驗過程數(shù)據(jù)自動采集、質(zhì)量信息追溯等信息化功能，同時預留了和其它車間信息化系統(tǒng)集成的接口。

系統(tǒng)適用于多品種小批量的離散型生產(chǎn)模式，同時具備行業(yè)擴展能力，可通過在服務端的基礎(chǔ)檢驗層增加新的行業(yè)檢驗模型，快速適用于新領(lǐng)域，該項技術(shù)使得系統(tǒng)的使用場景具有通用性。