Scansione diretta con un semplice target a contrasto per l'integrazione con i processi industriali esistenti
Stabilire la fattibilità dell'utilizzo di target bianchi e neri economici per supportare le verifiche di livello metrologico nella cantieristica navale
La documentazione as-built è un requisito per molte applicazioni industriali in cui è necessaria una certificazione formale della realizzazione del progetto. La cantieristica navale non fa eccezione. Una verifica accurata è indispensabile per garantire che la nave rimanga dritta e non si pieghi a causa di piccole deviazioni nel processo di produzione, e questa verifica richiede una soluzione affidabile che sia in grado di funzionare su grandi dimensioni come nel caso delle navi.
Il ricorso ai laser scanner mobili consente di ottenere una nuvola di punti di grandi dimensioni adatta al segmento delle costruzioni e si tratta di una soluzione ampiamente utilizzata nel settore ai fini della documentazione. Tuttavia, questi dispositivi non sono abbastanza precisi per la verifica dimensionale richiesta anche nel settore della cantieristica navale.
In seguito a un confronto con un gruppo di esperti del settore, i nostri tecnici hanno iniziato a esplorare la possibilità di utilizzare il Leica Absolute Tracker ATS600 per le verifiche di alta precisione nella cantieristica navale, come sistema da affiancare al processo di documentazione generato dallo scanner mobile emisferico già molto utilizzato nel settore.
Il concetto si basa sull'esclusiva capacità di scansione diretta del laser tracker ATS600, che consente di misurare punti della superficie con una precisione di livello metrologico da una distanza massima di 60 metri senza bisogno di un target nel punto di misura.
Il processo di produzione nella cantieristica navale prevede la saldatura di pannelli per creare sottoassiemi, che sono poi saldati per formare un modulo. La nave intera è formata dai diversi moduli saldati tra loro. È fondamentale assicurarsi che la nave rimanga dritta durante questo processo e attualmente si utilizzano spesso scanner laser mobili per documentare lo stato finale del modulo o dell'intera nave. Tuttavia, non hanno la precisione di misura dell'ATS600, per cui non sono utilizzabili per le verifiche e i rapporti di qualità certificati.
Si è pertanto proposta una soluzione che coniuga le capacità di scansione diretta dell'ATS600 con l'impiego di semplici target di contrasto comunemente utilizzati nel settore per la registrazione dimensionale. Sebbene l'ATS600 può certamente misurare come un riflettore laser tracker tradizionale - una capacità decisamente impensabile con qualsiasi tipo di scanner mobile - i riflettori sono costosi e quindi non rappresentano un'alternativa ragionevole.
I nostri esperti dovevano dimostrare che con l'ATS600 è possibile misurare semplici e poco costosi target bianchi e neri di contrasto, mantenendo il livello di precisione richiesto con una tolleranza di 1 millimetro.
Il target bianco e nero di Leica GZT21 è stato testato e si è rivelato un'alternativa economica ai riflettori con l'ATS600, raggiungendo una precisione di ben 1 millimetro. Sono stati eseguiti tre test: test di ripetibilità a 5, 10 e 20 metri con diverse rotazioni del target; un allineamento best fit di cinque target di contrasto in cinque diverse posizioni del tracker e un allineamento best fit di cinque riflettori ad anello rosso (RRR) da 1,5" nelle stesse posizioni del tracker a scopo di confronto.
Il software SpatialAnalyzer di Hexagon offre una funzione per estrarre automaticamente il centro del target e regolare l'angolo di inclinazione della scansione in modo da garantire una distribuzione omogenea dei punti sul target. Si consiglia di eseguire la scansione del target con un angolo di 45 gradi per ottenere la massima precisione e una spaziatura dei punti equamente distribuita.
I risultati dei test hanno dimostrato che, sebbene la misura con il riflettore sia sicuramente più accurata, la misura su un target bianco e nero di Leica GZT21 rientra sempre nei limiti di tolleranza in tutte le posizioni di misura. Questo dimostra che la soluzione proposta è un'opzione valida per ottenere nuvole di punti precise ed economiche combinando le capacità di scansione diretta dell'ATS600 con l'impiego di target comuni per una registrazione precisa. Il target bianco e nero di Leica GZT21 è stato identificato come un'alternativa economica ai riflettori laser tracker tradizionali.
Questa soluzione agevola la documentazione as-built nella cantieristica navale, garantendo al contempo l'accuratezza delle attività di verifica, senza richiedere modifiche sostanziali agli attuali standard di processo.
Una volta affermatosi come parte del processo di verifica e documentazione nella cantieristica navale, l'ATS600 può offrire ancora di più supportando direttamente il processo di assemblaggio.
Utilizzando il tracker in fase di costruzione, l'utilizzatore può servirsi del DRO in tempo reale del sistema per guidare il pezzo in un punto specifico e successivamente saldarlo in posizione con un'affidabilità molto maggiore rispetto all'attuale processo manuale.
Il ricorso ai laser scanner mobili consente di ottenere una nuvola di punti di grandi dimensioni adatta al segmento delle costruzioni e si tratta di una soluzione ampiamente utilizzata nel settore ai fini della documentazione. Tuttavia, questi dispositivi non sono abbastanza precisi per la verifica dimensionale richiesta anche nel settore della cantieristica navale.
In seguito a un confronto con un gruppo di esperti del settore, i nostri tecnici hanno iniziato a esplorare la possibilità di utilizzare il Leica Absolute Tracker ATS600 per le verifiche di alta precisione nella cantieristica navale, come sistema da affiancare al processo di documentazione generato dallo scanner mobile emisferico già molto utilizzato nel settore.Il concetto si basa sull'esclusiva capacità di scansione diretta del laser tracker ATS600, che consente di misurare punti della superficie con una precisione di livello metrologico da una distanza massima di 60 metri senza bisogno di un target nel punto di misura.
Il processo di produzione nella cantieristica navale prevede la saldatura di pannelli per creare sottoassiemi, che sono poi saldati per formare un modulo. La nave intera è formata dai diversi moduli saldati tra loro. È fondamentale assicurarsi che la nave rimanga dritta durante questo processo e attualmente si utilizzano spesso scanner laser mobili per documentare lo stato finale del modulo o dell'intera nave. Tuttavia, non hanno la precisione di misura dell'ATS600, per cui non sono utilizzabili per le verifiche e i rapporti di qualità certificati.
Si è pertanto proposta una soluzione che coniuga le capacità di scansione diretta dell'ATS600 con l'impiego di semplici target di contrasto comunemente utilizzati nel settore per la registrazione dimensionale. Sebbene l'ATS600 può certamente misurare come un riflettore laser tracker tradizionale - una capacità decisamente impensabile con qualsiasi tipo di scanner mobile - i riflettori sono costosi e quindi non rappresentano un'alternativa ragionevole.
I nostri esperti dovevano dimostrare che con l'ATS600 è possibile misurare semplici e poco costosi target bianchi e neri di contrasto, mantenendo il livello di precisione richiesto con una tolleranza di 1 millimetro.
Il target bianco e nero di Leica GZT21 è stato testato e si è rivelato un'alternativa economica ai riflettori con l'ATS600, raggiungendo una precisione di ben 1 millimetro. Sono stati eseguiti tre test: test di ripetibilità a 5, 10 e 20 metri con diverse rotazioni del target; un allineamento best fit di cinque target di contrasto in cinque diverse posizioni del tracker e un allineamento best fit di cinque riflettori ad anello rosso (RRR) da 1,5" nelle stesse posizioni del tracker a scopo di confronto.
Il software SpatialAnalyzer di Hexagon offre una funzione per estrarre automaticamente il centro del target e regolare l'angolo di inclinazione della scansione in modo da garantire una distribuzione omogenea dei punti sul target. Si consiglia di eseguire la scansione del target con un angolo di 45 gradi per ottenere la massima precisione e una spaziatura dei punti equamente distribuita.
I risultati dei test hanno dimostrato che, sebbene la misura con il riflettore sia sicuramente più accurata, la misura su un target bianco e nero di Leica GZT21 rientra sempre nei limiti di tolleranza in tutte le posizioni di misura. Questo dimostra che la soluzione proposta è un'opzione valida per ottenere nuvole di punti precise ed economiche combinando le capacità di scansione diretta dell'ATS600 con l'impiego di target comuni per una registrazione precisa. Il target bianco e nero di Leica GZT21 è stato identificato come un'alternativa economica ai riflettori laser tracker tradizionali.
Questa soluzione agevola la documentazione as-built nella cantieristica navale, garantendo al contempo l'accuratezza delle attività di verifica, senza richiedere modifiche sostanziali agli attuali standard di processo.
Una volta affermatosi come parte del processo di verifica e documentazione nella cantieristica navale, l'ATS600 può offrire ancora di più supportando direttamente il processo di assemblaggio.
Utilizzando il tracker in fase di costruzione, l'utilizzatore può servirsi del DRO in tempo reale del sistema per guidare il pezzo in un punto specifico e successivamente saldarlo in posizione con un'affidabilità molto maggiore rispetto all'attuale processo manuale.
Figure 1: Risultati del test di ripetibilità a varie distanze – 20 misure per posizione e rotazione dei target.
Figure 2: Best fit – posizione di riferimento rispetto alle posizioni misurate.
