Ремонт наковальни с помощью 3D сканирования: реальный кейс с оборудованием Scantech
Краткое резюме
Задача: Осмотр негабаритного блока наковальни для ремонта и восстановления
Решение: 3D сканер KSCAN 20, программа для 3D сканирования и контроля ScanViewer
Результаты: Благодаря встроенной фотограмметрии KSCAN 20 и высокой производительности оборудования, компания получила данные высокой точности для эффективного трехмерного контроля. Это позволило сэкономить время и деньги.
Задачи трехмерного лазерного контроля
Компания Kraft Industriehandel GmbH находилась в поисках оптического 3D сканера для промышленного контроля. Обязательным условием было тестирование оборудования. Представители компании связались с представителем Scantech, чтобы испытать в деле портативный 3D сканер KSCAN 20. Задачей 3D сканирования стала проверка блока наковальни для выявления его дефектов и последующего ремонта изделия.
Фото взяты с сайта https://www.3d-scantech.com/
Объект нужно было отсканировать, чтобы проверить параллельность нескольких направляющих стержней и предоставить точную информацию об измерениях для выполнения процессов сварки. Этот процесс позволит оптимизировать использование кузнечного молота.
Компания Scantech предлагает эффективные и оптимальные решения для производства. Ключевые сферы, для которых производится 3D оборудование компании - промышленность, изготовление запасных частей и проектирование.
Виды и принципы контроля качества
Прежде чем мы углубимся в детали дела, хочется познакомить вас с самыми распространенными способами проверки деталей. Как правило, инспекция используется для выявления и исправления ошибок в готовом результате.
Принцип контроля качества заключается в проверке различных элементов деталей на каждом этапе производства для выявления и устранения проблем с качеством. Контроль качества делится на три основных вида: предварительный, производственный и окончательный.
Цель сканирования механических компонентов для Kraft Industriehandel GmbH отличается от обычного использования. Измерения с помощью 3D сканера были проведены для ремонта и оптимизации детали, чтобы продлить ее жизненный цикл.
Проблемы 3D сканирования блока наковальни
Основная проблема, которая возникла при сканировании наковальни - ее большие размеры. Наковальня имеет длину около 6,5 м и ширину 4 м, а к тому же весит несколько тонн. Измеряемый объем составляет около 1,5 м на каждую направляющую планку.
Для направляющих, которые измерялись с помощью 3D оборудования, очень важно обеспечить точность, параллельность и перпендикулярность, поскольку они обеспечивают прямолинейное вертикальное движение молота. Для этого массивного блока наковальни потребовалось портативное измерительное оборудование с большим объемом сканирования.
В связи с необходимостью выполнения некоторых точных сварочных работ требуемая точность сканирования составляет 0,05 мм - это является достаточно высоким требованием для детали длиной 1,5 м.
Точные результаты измерений имеют решающее значение для качественной проверки. Именно поэтому компания Scantech предложила комплексное 3D решение для этой задачи.
Работа над проектом
Подготовка к работе
Из-за огромных размеров специалисту по сканированию нужно было построить подиум вокруг объекта, чтобы иметь возможность сканировать начиная с середины объекта. После сканирования одной половины детали вторая была реконструирована с помощью зеркального отображения полученных данных.
Высокие требования к точности направляющих стержней, достаточно много времени ушло на очистку поверхности наковальни. Это позволило сократить время на обработку данных сканирования и снизило степень погрешности измерений.
Поскольку особой точности требовало только сканирование направляющих, остальная часть наковальни была отсканирована для визуализации и создания 3D модели.
Фотограмметрия
Для выполнения точного 3D сканирования такого крупного объекта необходимо было использовать фотограмметрию. С помощью ручного лазерного 3D сканера KSCAN 20 со встроенной фотограмметрией это не стало большой проблемой.
Выполнение фотограмметрической калибровки производилось с помощью определенных опорных точек и полос. Эти точки позволили 3D сканеру ориентироваться в пространстве и объединять отдельные сканы в глобальное облако точек.
Встроенная фотограмметрия позволяла фотографировать все компоненты под разными углами. Используя принцип триангуляции и эталон длины, он точно вычислил координаты всех склеенных целей.
Интеллектуальные алгоритмы работы KSCAN 20 позволили добиться стабильности измерений и полного контроля за отклонением преобразования одиночных сканов в глобальную систему координат.
Преимущества 3D решений Scantech
Поскольку 3D сканер KSCAN20 является автономным устройством, его можно взять куда угодно для 3D сканирования деталей. Это преимущество избавило от необходимости перемещать массивный блок наковальни.
Оборудование имеет большую область сканирования, поэтому сбор данных занял минимальное количество времени. Благодаря ранее выполненной фотограмметрии 3D измерения можно было начать где угодно, не беспокоясь о точности преобразования данных сканирования. Встроенная функция фотограмметрии в KSCAN 20также позволила удовлетворить высокие требования к точности сканирования.
В результате специалисты получили полигональную треугольную сетку STL, состоящую почти из 3 миллионов точек измерения.
Полученные данные были подготовлены к следующему этапу, на котором рассчитывались такие показатели, как параллельность и углы различных направляющих стержней. С помощью программного обеспечения САПР была создана 3D модель всего блока наковальни.
Оптический 3D сканер для промышленного контроля
3D сканер KSCAN20 промышленного класса — это профессиональное измерительное и инспекционное оборудование для широкого спектра задач, таких как реверс-инжиниринг, разработка продуктов, 3D контроль качества и геометрии.
Он меняет представление о портативных 3D сканерах за счет интеграции встроенной системы фотограмметрии, а также гибридного сканирования синим и красным лазером.
Благодаря двум режимам сканирования с использованием лазерных лучей метрологический 3D сканер KSCAN20 обеспечивает высокую эффективность (650 000 измерений в секунду) и сверхвысокую детализацию с разрешением 10 мкм и точностью 0,020 мм.
Встроенная система фотограмметрии значительно расширяет область сканирования до 2500х3000 мм и повышает объемную точность до 0,035 мм/м.
В сочетании с фирменным программным обеспечением для 3D сканирования ScanViewer устройство позволяет провести комплексную и эффективную 3D оцифровку для автомобильной и аэрокосмической промышленности, а также для разных отраслей производства. Данные, обработанные ScanViewer, можно импортировать в стороннее программное обеспечение САПР для расширенного использования, например, для проектирования и виртуальной сборки.
