„Автоматизацията, качеството и количеството на наличната информация за продукта са основни фактори за успеха на съвременните производства. Много от индустриите в световен мащаб разчитат на 3D скенери за събиране на точни и подробни данни за продуктите им на всеки етап от производството. По същество 3D скенерът е оптично измервателно устройство, което пресъздава формата и геометрията на обекти от реалния свят в техни 3D модели, като преобразува заснетите данни в STL* (STereoLithography) файлове (б.ред изображението се представя посредством мрежа от триъгълници). След това тези цифрови 3D модели могат да се използват за различни цели, като контрол на качеството или разработване на нови продукти“, коментираха специалистите от GreMa 3D пред ДигиталнаИндустрия.bg. „Ръчните инструменти за 3D сканиране разполагат с множество предимства пред конвенционалните средства за измерване. Те са по-бързи, по-гъвкави и по-мобилни от традиционните методи“, допълниха от екипа на българското търговско и инженерингово дружество в областта на 3D технологиите. В следващите редове заедно с „посланика“ на 3D технологиите – GreMa 3D, ще Ви представим подробности за ръчните 3D скенери, както и кои са факторите за избор на 3D сканираща технология в зависимост от приложението ѝ.

Част от предимствата на ръчните 3D скенери включват:

• Измерване на предмети без пряк контакт – предотвратява възникването на евентуални повреди и деформации върху обекта;
• Събиране на голямо количество данни за кратко време – изготвяне на подробен анализ за формата и характеристиките на обекта;
• Компактни размери и мобилност на употреба – лесни за транспортиране и подходящи за различни приложения, дори когато обектите се намират на труднодостъпни места или във вибрационна среда.

Като доверен партньор и официален дистрибутор на доказания производител Scantech, експертите от българската фирма са добре запознати с дейността, решенията и технологичния напредък на новатора в 3D технологиите. „Един пример за компактен и преносим индустриален 3D скенер е SIMSCAN на Scantech, който се отличава с компактните си размери и изпитано надеждна производителност. Ръчният 3D скенер тежи само 0.5 kg и е с дължина 200 mm, което му позволява да се побере в малък калъф и да се свърже с лаптоп. Това го превръща в лесно преносимо решение, подходящо за извършването на прецизни 3D измервания с точност до 0.02 mm“, коментираха българските специалисти.

SIMSCAN се състои от защитен, стабилен корпус и камери, подредени под фиксиран ъгъл, което е от съществено значение за снемането на достоверни данни за сканирания обект. Системата се самокалибрира, като наблюдава специална пластина в различни позиции, чрез което се определят ъглите между камерите (б.ред градусите на ъглите могат да претърпят изменение в следствие на температурни промени или удар).

„Авангардната технология за 3D сканиране е широко разпространена в различни индустрии. Инженери, дизайнери и изследователи използват 3D сканиращите технологии за 3D печат, в аерокосмическата индустрия, както и в редица други приложения, включително за целите на медицината, киното, телевизията и създаването на компютърни игри, 3D модели на археологически находки, културни паметници и т.н. Ръчните 3D скенери стават все по-привлекателна опция за измерване, поради лесната преносимост, лекотата на работа и бързите резултати“, обясниха още от българската компания.

Съществуват два основни метода за сканиране с ръчни 3D скенери, различаващи се по начина, по който проектират светлина върху обекта и заснемат получените изображения. Това са 3D сканиране с използване на структурирана светлина и сканиране чрез лазерни емитери. Спецификите им, заедно с основните характеристики (точност, разделителна способност и скорост на сканиране) трябва да се вземат под внимание за оптимален спрямо конкретното приложение избор на ръчен 3D скенер.

„Технологията за 3D сканиране със структурирана светлина използва проектор за прожектиране на светлинните структури върху обекта. Структурните модели на светлината, проектирани върху него, се деформират в зависимост от геометрията му. Анализът на получените деформации позволява реконструкцията на обекта, който ги е причинил. Този метод изисква слаба околна светлина или пълна тъмнина, което затруднява сканирането на големи обекти. Предимството му е, че се получават 3D модели с висока точност при употребата на подходящи промишлени 3D скенери“, поясниха от GreMa 3D.

Технологиите за лазерно 3D сканиране също принципно са два основни вида. Те се основават на измерване на времето за пристигане на отразената от обекта светлина и на триангулацията. В първия случай, принципът на действие е следният: лазер се насочва към обекта, а приемник, който се намира в самия скенер, измерва колко време е необходимо на светлината да се отрази и да се върне. „Разстоянието, на което се намира дадена точка, се определя въз основа на известната скорост на лазера и съответните математически изчисления. Измерването се повтаря за много точки с цел получаване на триизмерна карта на разстоянията от скенера до тях. Технологията, основана на триангулацията използва лазер и приемник за измерване на разстоянието чрез тригонометрични изчисления. За разлика от предходния, този метод не се влияе от ярка околна светлина и отблясъци.

Универсалността му позволява както сканирането, така и измерването на разстоянието. Освен това има възможност за сканиране с много ниска резолюция при висока скорост, както и измерване само на отделни точки. Недостатъкът е, че точността на 3D моделите е по-малка от постигнатата със структурирана светлина, също така възможността за грешки е по-голяма“, поясниха специалистите.

Повече подробности за методите на 3D сканирането бихте могли да научите ТУК.

Ръчен 3D скенер със структурирана светлина

Устройствата за сканиране със структурирана светлина използват LED проектор, за да проектират шаблон от линии върху обекта, а едновременно с това две камери записват изкривяването на линиите, което именно дава информация за формата на обекта. Някои от тези инструменти за 3D сканиране трябва да бъдат монтирани на статив или роботизирана ръка, тъй като измерването се извършва статично (б.ред. нито преносимият 3D скенер, нито обектът могат да се движат по време на сканиране). Това ограничава мобилността и гъвкавостта на 3D скенера, особено когато става въпрос за измерване на големи и сложни обекти или измерване в индустриални условия (заради наличието на вибрации или смущения, оказващи негативно влияние върху автентичността на сканирания обект).

„3D скенерите, опериращи със структурирана светлина, са подходящи за широк спектър от приложения в неиндустриални области, тъй като се справят отлично със сканирането на средни до големи обекти с богата орнаментика и разнообразие от цветове – например културни реликви, статуи и дори човешки тела. Получените данни са детайлни и с висока разделителна способност“, поясниха професионалистите и продължиха: „iReal 2E на Scantech е преносим 3D скенер, който използва структурирана светлина за заснемане на обектите и представяне на данните във висококачествени 3D изображения. Той е професионално 3D сканиращо устройство, подходящо за инженери в областта на 3D технологиите, дизайнери и изследователи, които се занимават със създаването на 3D модели за целите на промишлеността, изкуството и медицината“.

Лазерни 3D скенери

Лазерните 3D скенери проектират лазерни лъчи върху обекта, вместо структурирана светлина. Лъчите могат да са червени, сини или инфрачервени – разликата в дължината на вълната на всеки цвят от видимия и невидимия спектър на светлината, е определяща за характеристиките и приложната област на 3D сканиращото устройство. Друго съществено различие между двете технологии (лазерна и структурирана) е, че лазерните устройства осъществяват сканирането на обекти динамично – 3D скенерът и обектът могат да се движат по време на измерването. Това прави лазерните устройства за 3D сканиране по-мобилни и адаптивни, тъй като приложенията им не се ограничават от средата. Те са подходящи за измерване на всякакви обекти, както и за приложения в индустриални среди. Тъй като не са чувствителни на смущения, лазерните 3D скенери се адаптират отлично към външните условия на измерване. Те са подходящи за 3D сканиране на промишлени елементи и възли като вятърни турбини, каросерия на автомобили, хидроенергийно оборудване.

„За да обясним значението на дължината на вълната при лазерните технологии, ще споделим за практически експеримент, проведен от инженерите на Scantech, онагледяващ този феномен. Първо са сравнени възможностите на 3D скенер със син лазер и такъв с червен лазер. За целта е сканирана калибрираща дъска с точки през 1 mm. Резултатът показва, че изображението, заснето от червения лазер, е със значително по-изразени шумове в сравнение със синия. Това ще рече, че способността за предотвратяване на смущения на синия лазер е по-голяма от тази на червения“, споделиха специалистите от GreMa 3D. „След това са сравнени изображенията, получени от сканиране със син и инфрачервен лазер. Дължината на вълната на синия лазер е по-къса от тази на инфрачервения лазер, което при анализ на резултатите показва, че синият лазер е по-добър за сканиране на сложни детайли. Когато обаче става въпрос за сканиране на големи обекти, инфрачервеният лазер, с по-голямата си дължина на вълната, реализира по-добро измерване“, допълниха те.

Scantech e пионер в разработването на ръчни 3D скенери, обединяващи инфрачервен и син лазер в един инструмент. Иновативната технология позволява сканирането на широк диапазон от обекти с ярки и фини детайли – от монети до самолети.

Ключови фактори при избора на ръчни 3D скенери

Оптималният избор на ръчно 3D сканиращо устройство зависи от конкретната област на приложение, за която е планирана употребата му. Всяка технология има своите предимства и недостатъци – по тази причина експертите от GreMa 3D коментираха основните критерии за филтриране на предложенията и достигане до оптималния избор за конкретните цели.

Размери на обекта и площ за сканиране

„Първо следва да се помисли за размера на обекта, който ще бъде сканиран. Ако става въпрос за малки обекти, с размери, близки до тези на монета, 3D скенер с малък обхват, който може да улавя сложни детайли с висока разделителна способност, би бил добър избор. Ако обаче се планира сканиране на големи обекти или съставни части, препоръчваме избора на скенер с голям обхват – по-голямо зрително поле, известно още като област на сканиране. Пример за такъв е Scantech KSCAN-Magic. Той разполага с площ за сканиране 1440х860 mm, която му позволява заснемането на обекти с дължина до 4 m. KSCAN-Magic е особено подходящ за 3D сканиране, предназначено за 3D печат и производство“, информираха от българското дружество.

Точност на сканирането

Този термин дефинира допустимото отклонение на всяка заснета точка. Като цяло точността на 3D скенерите е в диапазона от 0.01 mm до 0.1 mm.

Приемливата точност за повечето задачи е в рамките на 0.06-0.07 mm. Ако се планира сканиране на сложна индустриална част, като двигател на самолет например, се препоръчва изборът на 3D скенер с висока точност.

Резолюция (разделителната способност)

Разделителната способност описва минималното разстояние между заснетите точки при дадено разстояние за сканиране. Колкото по-висока е разделителната способност, толкова по-плътен е „облакът“ от сканирани точки. Когато детайлите на 3D модел са от съществено значение е необходима висока резолюция, в противен случай е по-подходяща ниската разделителна способност.

Скорост на сканиране

Под „скорост на сканиране“ се визира колко бързо 3D скенерът може да събере данни за местоположението на всяка точка от даден обект. Скоростта варира в зависимост от броя на лазерните линии, размера на зоната на сканиране и алгоритъма на сканиращото устройство.

Специалистите от GreMa 3D предлагат богат асортимент от 3D сканиращи решения, подходящи за широк спектър от приложения, а инженеринговите услуги и стремежът им към непрестанно усъвършенстване допринасят за обширните им теоретични и практически познания в областта. За да си гарантират отлични резултати от 3D сканирането, респективно модернизиране на дейността и повишаване на ефективността, клиентите и партньорите на компанията могат да се възползват както от решенията с доказано високо качество, предлагани от българската фирма, така и от професионална консултация от експертите в екипа ѝ.

*Най-често приеманият файлов формат при 3D печат. Той съхранява само геометрични данни и има компактен размер.

Повече информация за Грейт Мастър ЕООД, марките, продуктите и услугите, които предлага у нас, реализации и актуални промоционални кампании, бихте могли да намерите в микросайта на фирмата в Борса.bg! Разберете още кои са активните постоянни и стажантски позиции на компанията, както и подробности за технологичните възможности и бъдещите ѝ планове за развитие от ТУК!

Източник на снимковия материал: GreMa 3D (Грейт Мастър), Scantech, canva.com