Despre capetele de scanare laser

Scanarea laser se poate folosi în metrologia industrială pentru mai multe obiective. ROMER seven axis SI Absolute Arms este echipat cu un program PC-DMIS și scanere laser 3D laser și realizează cu precizie toate aceste funcții într-un singur sistem. Codificatoarele sale absolute „știu“ unde se află brațul în orice moment (eliminând astfel procedurile de localizare) și elementele ergonomice de contra-echilibru zero-G îl fac să pară că plutește în mâinile operatorului.

Scanarea laser creează un model tridimensional al unei suprafețe care, în din cauza densității sale înalte (deseori milioane de puncte), poartă numele de "nor de puncte". Prezintă un nor mare de puncte reprezentând un întreg vehicul. Culorile diferite reprezintă trecerile individuale de scanare asupra piesei.

Inspecție țintă și validare

Norul de puncte 3D creat de brațul Absolute cu 7 axe împreună cu PC-DMIS poate fi folosit pentru verificarea tridimensională sau GD&T, iar rezultatele pot fi comparate cu valorile nominale CAD. Prin compararea nor-CAD, norii mari de puncte pot fi suprapuși pe modelul CAD pentru o inspecție vizuală rapidă a deviațiilor (procesul se mai numește și "hartă meteo" sau "hartă de culori"). Scanarea laser poate fi, de asemenea, folosită pentru verificarea tradițională (non-CAD), folosind construcția și dimensionarea.

Exemplu de aplicații pentru inspecție și validare:

• Se verifică dacă piesa corespunde modelului CAD, pentru inspecție ulterioară, inspecție în timpul procesului sau validare finală.
• Se verifică dimensiunile instrumentului și cele ale matriței pentru a stabili uzura, pentru evaluarea reparațiilor sau pentru verificarea modificărilor
• Prima inspecție a articolului
• Măsurarea conturului, compararea pieselor cu modelul corespunzător CAD, secțiuni transversale 2D sau trasare topografică 3D.
• Reglaj fin linie de producție sau proces de asamblare
• Inspectarea a două piese de contact.

Ingineria inversă este procesul prin care piesa fizică este măsurată pentru a stabili caracteristicile acesteia și pentru a procesa datele pentru crearea unui model CAD. Este deseori folosită în situații în care procesul de proiectare a produsului implică operațiuni manuale semnificative, cum ar fi proiectarea din industria construcțiilor de autovehicule. În ciuda progresului CAD, multe proiecte prind viață ca modele fizice care trebuie apoi transformate în format electronic.
Norii de puncte generați prin scanarea laser sunt procesați în mai multe moduri pentru a-i pregăti pentru transformarea în CAD. Programele de inginerie inversă, cum ar fi PC-DMIS Reshaper, sunt folosite pentru a crea sau importa norul de puncte scanat, pentru a manipula și procesa matematic și pentru a combina datele scanate astfel încât să se creeze un model reprezentativ al suprafeței.

Exemplu de aplicații pentru ingineria inversă:

• Crearea unui model 3D pentru proiectare sau adaptare CAD ulterioară.
• Caracterizarea unei suprafețe de contact astfel încât să se poată conecta sau îmbina o altă piesă la aceasta.
• Crearea unei „moșteniri“ sau a „piesei de aur“ când nu există desene CAD sau desene ale piesei.
• Crearea unui model „as-built“ al unui instrument pentru a putea analiza uzura în timp
• Analiza competitivă piesă / produs
• Arhivarea sau păstrarea istoricului artefactelor pentru crearea unei intrări CAD sau a unei copii.

Replicile unice pot să nu necesite crearea unui model CAD complet. Modelele stereo-litografice sau procesarea CAM se poate face, în numeroase cazuri, direct de la datele scanate ale unui nor de puncte sau pe baza modelului celular. Este posibilă re-dimensionarea și scalarea modelului. Softul CAM este folosit pentru a citi datele norului de puncte și pentru a produce instrucțiuni de procesare pentru mașinile unelte CNC.

Exemplu de aplicații:

• Păstrarea moștenirii istorice și culturale când artefactele sunt scanate pentru a analiza uzura sau deteriorarea
• Prototipuri rapide ale modelelor manuale
• Re-scalarea unui model fizic scanat
• Scanarea modelelor în scopuri electronice, cum ar fi filme și jocuri video

Întrebați-ne despre soluțiile de scanare laser.

Cât de rapidă este scanarea?

Viteza de scanare depinde semnificativ de capul de măsurare și câmpul vizual al acestuia. În general, cu capetele de măsurare cu laser puteți vedea punctele colectate „pe ecran“ în timp real. Uneori, acest lucru este numit și „pictarea piesei“. Scanările realizate la unghiuri diferite pentru a asigura că sunt capturate toate elementele geometrice relevante duce deseori la un nor de puncte precum cel capturat pentru Liberty Bell din figura 3, care arată ca și cum cineva și-ar fi făcut de cap cu un spray de vopsea.

De asemenea, importante pentru viteza generală de scanare sunt și numărul de puncte al scanerului pe secundă, lățimea căii de scanare și densitatea punctelor pe linie. Animația de mai jos compară diferența dintre două scanere diferite, unul cu bandă îngustă și unul cu bandă lată, care capturează o placă netedă de 1 metru pătrat cu un câmp vizual mediu. Scanerul cu linia mai lată (105 mm) cu câmp vizual mediu capturează suprafața în mai puțin de 3 minute, în timp ce scanerul cu linie mai îngustă are nevoie de mai mult de 13 minute pentru aceeași piesă.

Aplicația poate fi un factor decisiv pentru alegerea scanerului. Aplicațiile în care viteza și acoperirea sunt foarte importante, dar nu și detaliile de finețe, pot necesita un scaner cu o viteză mai mare. Alte aplicații, cu piese mai mici și mai complexe, pot funcționa mai bine cu benzi mai înguste. Unele scanere, cum ar fi HP-L-20.8, permit utilizatorului să aleagă lățimea benzii pentru a se potrivi cât mai bine aplicației.

Scaner cu lățime redusă de scanare	Scaner cu lățime mare de scanare
linie cu lățimea de 44 mm și câmp vizual mediu	linie cu lățimea de 105 mm și câmp vizual mediu
23 treceri pe placa de vopsea	10 treceri pe placă de vopsea
spațiere linie 1 mm, 13 minute și 2 secunde	spațiere linie 1 mm, 2 minute și 50 secunde

Mai multe puncte înseamnă mai eficient?

Acest lucru depinde de piesa pentru care intenționați să folosiți datele. Suprafețele extrem de complexe cu curburi multiple vor beneficia de o scanare cu o densitate mai mare. Suprafețele plane mai puțin. Extragerea caracteristicilor precum orificii, porturi, cilindri sau alte forme prismatice și a marginilor vor beneficia, de asemenea, de o densitate mai mare a datelor. Consultați cele două imagini de mai jos, care reprezintă scanări identice ale unui orificiu de 15 mm. Scanarea din partea stângă a fost creată cu un cap de scanare cu densitate redusă, cea din dreapta cu un cap V5 superior. Extragerea și forma măsurătorilor orificiului din partea dreaptă tind să fie mai precise datorită datelor cu densitate ridicată. Datele cu densitate mai ridicată vor captura texturile mai eficient, dacă acest lucru este important pentru dumneavoastră.  

De multe ori, diferitele tipuri de iluminat dintr-un laborator, studio sau medii industriale pot afecta negativ dispozitivul optic. Deși unele tipuri de dispozitive de scanare necesită un mediu cu lumină controlată, acesta nu este și cazul capetelor de măsurare folosite pentru brațele ROMER. Brațele ROMER echipate cu scanere laser se folosesc de o varietate de tehnici pentru a compensa efectele luminii ambientale, inclusiv filtre optice și controlul expunerii, proiectate pentru a ignora lungimile de undă, cu excepția celor din apropierea laserului folosit. Efectul net este acela că lumina de la sistemele de iluminat incandescente, cu vapori de mercur, halogen sau alte sisteme populare este respinsă și nu afectează senzorul.

În mod tradițional, precizia de măsurare era afectată de finisarea suprafeței. Suprafețele cromate sau lucioase negre erau cel mai dificil de scanat. Suprafețele multicolore sau cele cu reflectivitate tranzitivă pot, de asemenea, să ducă la probleme pentru multe scanere. Brațele ROMER echipate cu scanere laser se folosesc de instrumente care fac față acestor situații și permit scanarea cu succes a majorității suprafețelor finisate și culorilor. Senzorul nostru HP-L-20.8 se folosește de controlul automat al expunerii și tehnologia punctelor flotante care permite ajustarea automată în timp real la modificările de culoare a materialului și la reflectivitate, astfel scanarea se realizează cu succes pentru aproape orice. În imaginea din partea dreaptă, o piesă în trei culori diferite și suprafețe finisate, dar și niveluri diferite de reflectivitate este scanată cu ușurință de HP-L-20.8.

Pentru toate suprafețele transparente, răspunsul este nu. Pregătirea suprafețelor prin aplicarea de pudră (pentru a reduce reflectivitatea și pentru a crea o suprafață uniformă) trebuie evitată din mai multe motive, de la timpul suplimentar necesar pentru pregătirea suprafeței la suplimentarea variațiilor de măsurare din cauza pudrei (studiile au arătat că se poate ajunge până la 100 microni / 0,004" din variația de măsurare). Deși în trecut piesele trebuiau pudrate în numeroase situații, acest lucru nu mai este necesar.

Mediile tipice din fabrici și magazine sunt acceptabile pentru operarea brațelor ROMER cu scanere laser. Senzorii nu pot fi folosiți pentru medii cu pulverizare directă a directă a apei sau a uleiului deoarece acestea se pot depune pe laser sau lentilele camerei. Temperatura ar trebui să fie cuprinsă, în mod tipic, între 15 și 35 °C, iar umiditatea între 0 și 90%, fără condens. Medii în care există murdărie, ulei și alți contaminanți care se pot depune pe senzor trebuie evitate, deoarece acest lucru poate influența performanța de măsurare. Senzorii pot funcționa eficient 24/7 în medii industriale timp de mulți ani.

Datele filtrate sunt date colectate de la senzor „filtrate“ sau „procesate“ pe măsură ce este generat norul de puncte. Acest lucru se realizează, în mod specific, cu pachete de programe terțe pe măsură ce datele senzorului sunt citite de program. Datele brute de la senzor sunt compromise din cauza filtrării „în timpul capturii“ și astfel calitatea datelor este o entitate necunoscută.

Datele nefiltrate sunt date colectate de la senzor în stare brută, inclusiv toate datele externe, indiferent de cauză. Datele originale pot fi evaluate independent. Folosind date nefiltrate se asigură capacitatea reală a senzorului de scanare precisă; pentru a compara datele reale cu datele nominale (tipar sau CAD).

Capacitatea de capturare a datelor brute, nefiltrate, independent de programe terțe este de preferat pur și simplu pentru că vă permite să hotărâți ce doriți și ce nu doriți să includeți în setul de date. Deseori, datele externe sunt cauzate de performanțe reduse de scanare, și, astfel, cu cât este mai eficient scanerul în capturarea suprafeței reale, fără să fie „păcălit“ de factori externi precum lumina, culoarea și reflectivitatea suprafeței, cu atât mai multă încredere puteți avea în rezultate. Majoritatea pachetelor pentru norii de puncte sau pentru inspecție sunt dotate cu instrumente pentru eliminarea sau ignorarea datelor externe la propria dvs. discreție.

Acesta este, probabil, aspectul care cel mai des greșit înțeles în ceea ce privește scanarea laser. Brațul și scanerul capturează geometria piesei sub forma unui nor de puncte 3D. Acesta este doar un fișier de puncte dispuse unul față de celălalt, nu un fișier CAD. Pentru a obține un fișier CAD, trebuie să creați mai întâi un model bazat pe poligon din norii de puncte, apoi să caracterizați suprafețele și caracteristicile ca model CAD, deseori într-un sistem CAD. Aceste procese sunt de cele mai multe ori off-line și se realizează după ce datele scanate sunt colectate, fiind, în realitate, partea care necesită cel mai mult timp pentru prelucrarea datelor scanate 3D. Imaginea din partea stângă este un nor de puncte care, din nou, arată diferite zone scanate sub forma unor petice colorate diferit, iar modelul din partea dreaptă prezintă aceleași date transformate într-un model celular, adică primul pas pentru conversia CAD completă.