Nikon Metrology 是日本跨国公司 Nikon Corporation 的一个业务部门，多年来一直致力于倡导和应用车间自动化绝对测量。推出的其中一款产品便是激光雷达。其最新版为 APDIS，这是技术发展历程中的重要里程碑，特别适用于汽车行业。
激光雷达的起源可以追溯到 20 世纪 90 年代初。到 21 世纪 00 年代初，航空航天业的 OEM 及其供应链开始采用激光雷达来协助制造和组装机身结构。由于能够以非接触方式自动采集绝对坐标系中的可追踪精确数据，支持大范围、宽视野，且无需进行表面处理，激光雷达大获成功。
得益于这些特性，汽车行业可以将激光雷达用作自动坐标测量系统。在多家汽车厂中初步应用后，Nikon Metrology 开始根据早期采用者和更广泛汽车行业人士的意见和反馈，进一步开发该技术，使其在行业中的应用更加有效。
于是，他们在 2020 年底推出了 APDIS。它完美展示了 Nikon Metrology 在开发计量解决方案期间通过客户和合作伙伴密切合作而实现的益处。在这一案例中，APDIS 改进了激光雷达的核心功能，使激光雷达成为了汽车计量领域中的卓越工具。APDIS 测量速度更快、操作更简便，支持最新机器人式安装，具有经过改进的用户界面，采用非接触式高精度绝对测量方法，所有这些特质结合在一起有助于在汽车应用中打造出更优秀的产品。
典型汽车制造工厂不同于飞机制造行业的无尘室环境，而 APDIS 能够应对多种环境和车间条件。此外，汽车制造流程已高度自动化，因此计量系统也必须能够快速、自动采集数据，从而跟上步伐。使用 APDIS 激光雷达，可以快速、高效地从单个位置获取数十个特征测量值。这将大幅简化编程和修改工作，实现精益、灵活的调试，对机器人安装式全自动应用场景大有裨益。
汽车行业计量技术的有机发展
用以支持汽车生产流程的自动化计量技术始于 20 世纪 80 年代，当时，制造商开始在独立于生产线的检测室中引入可编程坐标测量机 (CMM)。这种机器擅长在绝对坐标系中进行精确测量，但由于需要运输待检查的零件和组件，会产生时间延误，而且测量周期也很长。
该设备曾被用于支持预生产、车辆产品发布和批量生产流程，并且经常需要进行耗时的深入分析以解决特定问题。因此，它经常成为瓶颈，而人们倾向于通过减少测量点来加快速度。然而，在正态分布的生产流程中，三分之二以上的样品来自该分布中的 ± 1 西格玛部分，以表明所生产的零件质量良好。零件测量率低且每个零件的测量点较少，意味着不良零件被选中进行测量的概率较低，bab从而提供无法反映实际情况的错误数据，并有可能掩盖常见原因和特殊原因导致的变化，使得最终在客户（内部或外部）环境中出现故障。
安装在机器人上的这些在线和离线传感器单元不仅引入了另一种计量系统，而且，由于机器人位置和温度的变化而降低了精度，还需要进行大量机器人编程。
因此，传统型 CMM 作为包括流程控制功能的单系统解决方案存在致命缺陷。当检测到问题和错误时，许多有缺陷的车辆可能已经从生产线下线。根据问题的性质，员工可能会忽略一些车辆存在缺陷的事实，让它们进入最终生产环节。
到 20 世纪 90 年代中期，制造商和计量设备供应商在行业内开展合作，以实施在线质量控制。最初，CMM 部署在生产线内，这样就不必取走零件和组件。虽然该解决方案听上去合理，但由于缺乏环境控制（对精度至关重要）、速度较慢并且具有触觉式测量特性，最终并不成功。后来，人们开发了一种替代方法，通常利用激光三角测量技术。在这种方法中，将多个传感器固定在大型钢架上，将被测组件置于上方，从而实现更快速、更频繁的（尽管是相对的）测量。生产人员必须确定需要多少个传感器才能满足质量控制计划的要求，通常每个测量特征需要一个传感器。
这种解决方案的缺点是传感器处于静态；很自然地，OEM 开始要求将传感器安装在机器人上，以提高灵活性。这一创新还支持对以前（出于成本原因）被忽视的一些零件和组件（如车门、发动机罩和行李厢盖等闭合式组件）进行测量。实现了“离线”单元，在其中对生产的一些闭合式组件进行抽样测量，以扩大现有质量控制方法的作用范围。安装在机器人上的这些在线和离线传感器单元不仅引入了另一种计量系统，而且，由于机器人位置和温度的变化而降低了精度，还需要进行大量机器人编程。然而，最关键的是，仍然需要定期从生产线中取走更多零件并将其运送到检测室，以验证在线（或离线）测量结果，即所谓的“关联性”。这正是制造商力图避免的，因为它会减慢流程速度。
在引入此类机器人安装式传感器计量装置的同时，也产生了另一个问题。在使用机器人来移动传感器的情况下，出现的一种趋势是简单地增加过多测量点，因为这是可实现的。此外，有一种观点认为，既然已经花资金安装了灵活的检测设备，就应该使用该设备来获取尽可能多的计量信息，从而从投资中获得最大的优势。由于必须对数据进行关联和分析，导致所需的运营和管理资源大幅增加，成本也随之上升，情况很快就会失控。
无论 OEM 选择哪种方法来控制汽车零件和组件的质量，都需要测量工厂车间中的其他物品，如装配夹具和模具。
该设备难以运送到 CMM 室，而且新的在线技术也不适合这项任务，因为需要绝对数据。需使用单独的测量工具（通常具有手动性质），并采用不同于 CMM 和在线设备所用测量技术的其他测量技术。
到此阶段，检测部门中可能有一台或多台 CMM，生产线上或附近可能存在一台或两台机器人安装式系统，另外还设有用于检查夹具和固定装置的单独系统。问题变得更糟了。2007 年左右，基于已真正获得人们认可的一些行业报告，汽车制造商开始密切关注间隙和平齐度测量。车辆外观的视觉效果被视为一项整体质量指标而变得越来越重要，并可能有助于增加销量。人们还意识到，准确安装闭合式组件可减少与车门关闭不严、风噪和进水有关的保修索赔，从而节省材料。
一直以来，大多数 OEM 的终极目标是：及时提供可追溯的绝对数据，并且无需将零件从制造流中取走。
现有在线计量设备是否也可用于测量间隙和平齐度？ 理论上可以，但是市场上已经出现了专为该任务而开发且适用于此类应用场景的产品。制造商几乎不得不购买此类系统，并可能在白车身制造和总装过程中使用。如此一来，工厂车间中在所有其他计量系统的基础上又增加了一个计量系统。
在过去 10 年中，制造商和供应商越来越希望获得能够在生产过程中提供“绝对”测量数据的方法。一直以来，大多数 OEM 的终极目标是：及时提供可追溯的绝对数据，并且无需将零件从制造流中取走。目前已推出多种方法，每种方法都有自己具体的问题处理方式。每个系统也往往存在自己的校准和验证方法，以此来证明其有效性。不过，它们最终都要通过与工厂 CMM 的比较来进行“验证”，即使在今天，工厂 CMM 仍是车身制造厂的参考标准。
与白车身计量方式的这一演变有关的一个共同因素是，每增加一种新的测量技术，成本都会增加，不仅是因为资本支出，而且还因为需要雇用和培训操作与维护人员。必须决定在何处进行测量，而且必须将系统集成到自动化环境中，以便与整个生产流程相匹配。
随着时间的推移，在每一步中都引入了不同的计量方法，从而产生了更多的工作。如今，白车身制造系统中可能存在多达八到九种不同的测量方法，其中一些方法往往没有得到充分利用。由于必须比较和关联来自不同系统的不同数据格式，不可避免地会产生相互冲突的测量结果，这不仅不会提高精确度，反而会降低精确度。
目标：一个适用于所有应用场景的高精度通用测量系统
Nikon Metrology 认为，汽车制造厂中的 CMM 和大多数其他测量技术可能会被下一代激光雷达坐标测量系统 APDIS 取代。稳定且不受温度影响的非接触式绝对测量解决方案是值得信赖的中心基准，其精确度不亚于传统的 CMM。它预示着无处不在的“各自为政”思维的终结，在这种思维下，不同测量技术在工厂中的不同区域运行，由此会产生各种沟通问题。
汽车行业的发展趋势是更高质量的定制化产品和全自动检测，目标是“质量 4.0”。APDIS 即插即用多功能工具取代了多种测量方法，助力工厂各部门协作，实现方案并向这些方向进发。数据采集优先于测量、关联和持续验证，这要归功于通用计量平台以及只需一种分析软件的单一语言。
APDIS 非常适用于对任何颜色的复杂物体和多种材料进行重复检测，无需进行表面处理，甚至可以测量难以触及的区域而无需摄影测量目标、反光镜或手持探头，其最小工作范围仅为半米，可在保证零件安全的前提下进行紧凑式安装。标准安装接口和经过改进的机器人适配器可确保卓越的安装灵活性。全新高清摄像头和经过改进的 Nikon 光学系统提供了更佳的用户体验和清晰的测量对象视图。
鉴于其更优秀的速度、精确度和能力，激光雷达显然可以在质量控制部门以及车间、在线、近线或子装配区域中替代 CMM。借助准确、可追溯的在线数据，就可以使用缩减化或取样式测量计划，并可在暂停生产期间进行更全面的检测，从而减少疑似误差，并且无需与主设备进行比较和关联。APDIS 可以很容易地从其静态或机器人支架上拆卸下来，作为便携式测量设备用于生产环境中的夹具、固定装置和调查工作。
因此，汽车厂在过去 30 年来积累的所有计量问题都可以通过这款灵活且坚固的高精度坐标测量多功能工具一举解决；该工具具备 IP54 防护等级，非常适合这些车间环境。采用该工具可大幅降低运营成本。无论是升级旧设备，还是安装新生产线，Nikon Metrology 工程师都可以对用户的操作和流程进行评估，并提出基于 APDIS 激光雷达集成计划的升级方案。
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