Strona główna
Baza wiedzy
Skanowanie 3D Skanowanie 3D

Skanowanie 3D

W ciągu ostatnich latach znacząco zwiększyła się liczba zastosowań nowego rodzaju urządzeń - skanerów 3D. Ich obecność stała się zauważalna w wielu różnych gałęziach przemysłu począwszy od firmy zajmujących się produkcją tworzyw sztucznych, przez odlewnie aż po firmy z branży automotive czy przemysłu lotniczego. Ich elastyczność pozwala na zastosowanie zarówno w aplikacjach pomiarów jednostkowych czy seryjnych oraz w kolejnych etapach procesów projektowania i prototypowania.

Czym jest skanowanie 3D?

Skanowanie 3D to proces akwizycji danych obiektów rzeczywistych nazywany digitalizacją. Wynikiem skanowania jest uzyskana przestrzenna chmura punktów lub siatka trójkątów, która poddawana jest dalszej obróbce. Otrzymane wyniki wykorzystywane są głównie do przygotowania modelu CAD obiektu – inżynierii odwrotnej oraz kontroli jakości – pomiaru obiektu rzeczywistego w stosunku do jego nominału.

Dzięki zastosowaniu technologii skanowania 3D możliwa jest szybka akwizycja bardzo dużej ilości danych w porównaniu do klasycznych metod współrzędnościowej techniki pomiarowej, niezależnie od poziomu skomplikowania powierzchni. Umożliwia to zastosowanie skanerów 3D do bardzo szybkich pomiarów kontrolnych części, przyrządów, narzędzi oraz wykorzystanie ich do inżynierii odwrotnej. Obecnie wiele różnych firm wykorzystuje technologię skanowania 3D do procesu odtwarzania narzędzi czy dokumentacji do projektów, które takowej nie posiadają, lub jest ona przestarzała.

 

Rys 1. Schemat procesu skanowania 3D

Jakie wyróżniamy skanery 3D?

W zależności od rodzaju zastosowanej technologii wyróżniamy skanery bazujące na projekcji światła strukturalnego oraz skanery bazujące na projekcji laserowej. W przypadku skanerów światła strukturalnego o konfiguracji dwóch kamer i projektora zasada działania opiera się o triangulację pasywną pomiędzy każdą z kamer, projektorem a punktem pomiarowym. Odwzorowanie geometrii realizowane jest przez projekcję światła strukturalnego na powierzchnie skanowaną zgodnie z zasadą kodu Grey’a czy prążków przesuniętych w fazie.

 

Rys. 2. Schemat działania skanerów technologii światła strukturalnego

W przypadku skanerów laserowych zasada działania opiera się na triangulacji realizowanej między nadajnikiem laserowym, punktem pomiarowym a kamerą. A odwzorowanie geometrii możliwe jest przez przesuwanie skanera wzdłuż powierzchni skanowanej.

Rys. 2. Schemat działania skanerów laserowych

Na rynku możemy wyróżnić cztery grupy urządzeń:

  • stacjonarne skanery światła strukturalnego
  • głowice laserowe współpracujące z trackerami optycznymi i laserowymi lub maszynami CMM
  • skanery laserowe używane na ramionach pomiarowych
  • ręczne skanery laserowe

Stacjonarne skanery światła strukturalnego, czy głowice stosowane na maszynach CMM przeznaczone są do pracy w warunkach laboratoryjnych. O ile skanery oparte na technologii światła strukturalnego mogą być wykorzystane w dość sterylnych warunkach produkcyjnych o tyle głowic laserowych wykorzystywanych we współrzędnościowych maszynach pomiarowych nie stosuje się poza laboratorium.

Ramiona pomiarowe wyposażone w skanery laserowe mogą pracować w mniej sterylnych warunkach jednak ich budowa i sposób bazowania są znacznym ograniczeniem ich zastosowania.

Ręczne skanery laserowe oraz głowice współpracujące z trackerami są bardzo dobrą alternatywą dla pomiarów bezpośrednio na hali produkcyjnej czy w otwartym terenie. Dzięki lekkie konstrukcji, możliwości pracy na zasilaniu bateryjnym oraz szybkiej akwizycji danych możliwe jest wykorzystanie ich w każdych warunkach.

Skanery działające w oparciu o technologię światła strukturalnego najgorzej radzą sobie z akwizycją danych z powierzchni refleksyjnych czy powierzchni o skomplikowanej strukturze.

Znacznie lepiej z trudnymi powierzchniami radzą sobie urządzenia, których działanie oparte jest o technologię laserową.

Foto. 1. Skaner laserowy

Dokładność skanowania 3D

Proces skanowania – digitalizacji obiektów obarczony jest pewnym błędem zwanym niepewnością pomiaru. Uzależniona jest od bardzo wielu czynników. Począwszy od warunków środowiskowych, przez wykończenie powierzchni, wpływ operatora aż po dopuszczalny błąd graniczny urządzenia. W zależności więc od rodzaju urządzenia, zastosowanej aplikacji spodziewane niepewności pomiaru wahają się od kilkunastu mikrometrów do kilku dziesiątych milimetra. 

Podsumowanie

Technologia bezstykowych optycznych urządzeń skanujących jest ciągle rozwijana przez producentów. Najnowsze urządzenia pozwalają na osiągnięcie bardzo niskiego maksymalnego błędu granicznego. Jednocześnie umożliwiają pomiary bezpośrednio na hali produkcyjnej oraz bez problemu radzą sobie z refleksyjnymi powierzchniami. Urządzenia są coraz mniejsze, lżejsze, bardziej intuicyjne oraz posiadają coraz bardziej zaawansowane funkcje.

Treść powyższego artykułu korzysta z ochrony udzielanej przez przepisy ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych (j.t. Dz. U. z 2006 r. Nr 90, poz. 631 ze zm.). Każdy z Klientów zobowiązany jest do poszanowania praw autorskich pod rygorem odpowiedzialności cywilnoprawnej oraz karnej wynikającej z przepisów tej ustawy. Treść artykułu – w całości bądź jakiejkolwiek części – może być wykorzystywana tylko w zakresie dozwolonego użytku osobistego. Wykorzystanie tego artykułu - w całości bądź jakiejkolwiek części - do innych celów a w szczególności - komercyjnych, w tym kopiowanie, publiczne odtwarzanie, lub udostępnianie osobom trzecim w jakikolwiek inny sposób, może następować tylko pod warunkiem uzyskania wyraźnego pisemnego zezwolenia ITA i na warunkach określonych przez ITA. W celu uzyskania zgody na wykorzystanie zawartości Strony, należy skontaktować się z ITA za pośrednictwem formularza kontaktowego dostępnego w zakładce Kontakt. Korzystanie z powyższej treści w celu innym niż do użytku osobistego, a więc do kopiowania, powielania, wykorzystywania w innych publikacjach w całości lub w części bez pisemnej zgody ITA jest zabronione i podlega odpowiedzialności cywilnoprawnej oraz karnej wynikającej z przepisów ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych.

ITA spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp. k. ul. Poznańska 104, Skórzewo,  
60-185 Poznań

Kontakt

+48612225800 +48612225800