3D сканирование: а нужно ли?

При оценке возможностей и выборе координатно-измерительных машин особое внимание уделяется не только характеристикам оборудования, но и аксессуарам, входящим в комплект. Производители предлагают несколько решений, каждое из которых имеют свои преимущества и недостатки. Правильный выбор оборудования - это 3D сканер с необходимым набором аксессуаров, который будет точно подходить под задачи производства.

Измерение деталей малого и среднего размера

Существует несколько основных видов оборудования, которые позволяют проводить качественные и точные измерения.

1. Контактные датчики. Позволяют выделить дискретные точки измерений.
2. Датчики аналогового сканирования. Такие датчики двигаются на небольшом расстоянии от поверхности изделия и регистрируют одновременно несколько тысяч точек.
3. Лазерные сканеры. Используют подсвет в виде лазерной полосы, нескольких полос или сетки, с помощью которых регистрируются миллионы точек на поверхности объекта.
4. Датчики со структурированным белым светом (CWS). Позволяют получить максимально точные данные бесконтактным способом.

Приняв решение о необходимости сканирования профессиональные метрологи с большей степенью вероятности выберут аналоговое сканирование, так как оно позволяет получить доступ к большинству участков и точно захватывает большое количество трехмерных координат. С большей степенью вероятности при использовании аналоговых датчиков все критические точки будут зарегистрированы. При аналоговом сканировании измерения имеют высокую точность и повторяемость.

В действительности, выбор оборудования зависит от конкретной задачей и особенностей объекта.

Распространенные проблемы

Предвидеть сложности, которые могут возникнуть в процессе работы - это одна из важных задач для качественного процесса инспекции деталей. Например, усадка пластика при остывании, которая может быть небольшой или высокой. От этого зависит технология сканирования - при невысокой усадке можно использовать 3D сканер, а если показатель высок, то следует применить контактные способы измерения.

Немаловажную роль играет и дальнейшая эксплуатация предмета. Изделия, которые должны быть герметичны и не пропускать влагу, должны быть отсканированы с помощью аналоговых датчиков. Более жесткие требования к таким деталям не допускают контактных методов сканирования.

Особенности процесса литья алюминия требуют особого внимания со стороны метролога. Подробное изучение производственного процесса позволит подобрать лучшее решение для организации контроля качества. Для профилированных изделий подойдет технология 3D сканирования, тогда как для остальных параметров идеальным станет аналоговое сканирование или контактное измерение. Также важно учитывать, есть ли совмещение деталей в процессе изготовления. Если совмещение присутствует, но лучшим выбором станет аналоговое сканирование.

Допуски - что это?

Допуски играют важную роль при выборе способа контроля. Несмотря на то, что лазерное сканирование за долгие годы значительно улучшилось, оно все равно не дает такой точности, как другие способы измерений.

Лазерное сканирование нецелесообразно использовать тогда, когда допуски составляют 0,01”, но оно идеально подходит для более свободных допусках для деталей, которые имеют ярко выраженную рельефную поверхность.

Измерения контактным способом обеспечивают точный результат, но имеют низкую повторяемость, по сравнению с сенсорами аналогового сканирования. Измерения с помощью аналоговых датчиков являются самыми точными - устройства обеспечивают допуск до 0,0005”.

Измерения с помощью датчиков белого света - это самый надежный бесконтактный способ получения параметрической информации об объекте. Погрешность до 10 мкм позволяет измерять гибкие изделия и детали, которые невозможно измерить контактным способом.

Рассмотрим на примере измерений бедренной кости. В случае необходимости измерения бедренной кости в медицине используется аналоговое сканирование, поскольку точность сканирования очень важна. Использование датчика белого света будет уместно, если любое соприкосновение с изделием недопустимо. CWS сканирование также подходит для работы с черными и блестящими поверхностями.

Измерения по отдельным точкам - это еще один способ измерений, который чаще всего используется для штампованных деталей. Форма таких деталей обычно не так важна, но соблюдение положения отверстий играют большую роль. Точечные измерения значительно выигрывают по скорости, а сканирование станет лишней тратой средств и времени.

Сложные детали с различными допусками могли бы измеряться КИМ с мультисенсорами, но на практике измерения проводятся несколькими приборами. Для поверхностей с допусками общего уровня проводится аналоговое сканирование. Измерение отверстий и элементов, для которых требуется более высокая точность, проводится контактным способом или с помощью 3D сканирования.

Плотность точек

Выбор метода измерений также зависит от необходимой плотности точек. Их несколько:

• Измерения отдельных точек. Обычно выполняются с помощью контактных датчиков. Одно измерение за один раз происходит довольно медленно, скорость такого измерения - 1 точка в секунду.
• Линейка данных. Аналоговые датчики и датчики с белым светом собирают линейки данных, которые подобны линии кисти.
• Сбор большого объема данных. Для этой задачи необходимо использовать трехмерное лазерное сканирование, как наиболее эффективный метод, позволяющий обеспечить высокую плотность точек.

Скорость и точность сбора данных - это важные показатели, но они не являются единственными в достижении необходимых результатов. На сегодняшний день одной из тенденций является использование лазерного сканирования как самого быстрого и точного метода измерения. Тем не менее лазерное сканирование может быть слишком затратным, если цель измерений заключается в сборе отдельных характеристик.

Обработка данных

После сбора данных необходимо их обработать. Для этого нужно определить, для чего будут использоваться полученные измерения. Если цель заключается в сравнении реального объекта с 3D моделью, то необходимо определить проблемные места детали. Если цель сбора данных в визуализации объекта целиком, то это значит, что реальная цель обнаружения критических характеристик, влияющих на качество детали потеряна.

В большинстве случаев множество точек, которое дает трехмерное сканирование, не приносит необходимой пользы и приводит к перегрузке ПО и вычислительных процессов, а также к переключению внимания с важных аспектов на общие незначимые.

Сколько стоит контроль качества?

Немаловажным при выборе методики инспекции является доступный бюджет. В идеале этот фактор должен быть последним решающим фактором выбора, а не отправной точкой. Каждая компания должна изучить все доступные на рынке методы измерений, которые подходят для конкретного производства. Затем обозначить преимущества каждой из технологий и ее влияние на оптимизацию рабочих процессов. Затем приступить к расчетам экономии и окупаемости инвестиций. А в самую последнюю очередь рассматривать имеющийся бюджет.

А нужно ли сканировать?

Многие компании следят за новыми технологиями и стремятся первыми опробовать их в своей работе. Использование трехмерного сканирования иногда неоправданно для компании ввиду своей высокой стоимости или трудоемкости обработки полученных данных. Поиск лучшего варианта для производства - это сложный и иногда долгий путь, который требует усилий специалистом метрологов.

Для кого 3D сканирование?

Все чаще и чаще производства выбирают трехмерные сканеры для решения своих задач. Возможности аддитивного оборудования позволяют улучшить производительность, а также оптимизировать процесс создания технической документации.

Ранее детали проходили контроль по длине и ширине, но сегодня, используя только эти два параметра, невозможно осуществить полный контроль качества. Изменение параметров 3D моделей, форма которых контролируется по профилю, занимает очень мало времени. С помощью встроенных элементов в программном обеспечении можно исправить дефекты объекта или быстро спроектировать новую деталь.

Для тех, кто не хочет погружаться в нюансы сканирования LIDER-3D предлагает услуги 3D сканирования для разных целей. Контроль качества, обратное проектирование, архивация и многие другие задачи могут выполняться проще и быстрее. Наши специалисты готовы выполнить сканирование объектов любого размера, а также обработать полученные данные для дальнейшего использования в САПР или архивации.