Skenovanie, optické meranie, multisenzor – čo vybrať pre 3D meranie rozmerov súčiastok?

Potrebujete získať novú technológiu rozmerovej kontroly vyrábaných súčastí a máte vybrať a rozhodnúť , ktoré z ponúkaných riešení je to najvhodnejšie práve pre váš druh výroby? Ak je to tak, prosíme, čítajte ďalej.

Navyše vám ponúkame priamu a jednoduchú možnosť posúdiť vhodnosť jednotlivých technológií merania bezplatne, a to na jednom mieste. Prečo? Dôvod je jednoduchý – všetky technológie merania máme v našom predvádzacom stredisku a sme ochotní vám umožniť zadarmo vyskúšať meranie rozmerov priamo na vašich súčiastkach. Navštívte nás a spoločne vyskúšame, ktorá metóda merania je pre vás najvhodnejšia. Môžete si vybrať a s našou pomocou ihneď vyskúšať všetko na jednom mieste a na základe tejto skúšky sa potom rozhodnúť.

3D Skener

Skenovanie 3D objektov sa stalo takmer módnou záležitosťou. Napriek tomu si myslíme, že pojmy ako skener (alebo scanner) je potrebné vysvetliť a priblížiť všetkým prípadným záujemcom.

Všeobecne je 3D skener zariadenie, ktoré analyzuje reálny svet objektov na zber údajov o ich tvare a prípadne aj vzhľade (napr. farba). Zhromaždené dáta potom môžu byť použité na konštrukciu či tvorbu digitálnych trojrozmerných modelov.

Pre bezdotykové optické skenovanie sa využíva okrem laserových skenerov predovšetkým metóda premietanie sústavy svetlých a tmavých prúžkov (pattern of light), inými slovami štruktúrovaného svetla na meraný objekt.

Sústava svetlých a tmavých prúžkov sa premieta na predmet buď pomocou LCD projektora, alebo iného stabilného zdroja svetla.

Kamera, ktorá sníma zdeformované prúžky, vypočítava vzdialenosť každého bodu v zornom poli pomocou výkonného softvéru. Presnosť je daná predovšetkým rozlíšením CCD prvku kamery.

Výhodou štruktúrovaného osvetlenie 3D skenermi je rýchlosť a presnosť. Miesto skenovania jedného bodu skenery so štruktúrovaným svetlom snímajú viac bodov alebo celé zorné pole kamery naraz. Skenovanie celého zorného poľa v zlomku sekundy generuje profily, ktoré sú presné. Tým sa znižuje alebo eliminuje problém chýb z prípadného pohybu skenovaného predmetu. Skenovacie systémy až s 8 megapixelovou kamerou zachytia až 8 miliónov dátových bodov v každej snímke a dosahujú vysokú presnosť.

Pre použitie skenerov v technickej praxi – meranie rozmerov, porovnanie s CAD modelom či reverse enginering (spätné získanie modelu) neznámeho tvaru, je dôležité správne vyhotovenie hardvér skenera, jeho optiky aj CCD kamery vrátane čo najpresnejšej kalibrácie pred vlastným skenovaním.

Veľkou výhodou 3D skenera je, keď je spojený s otočným a naklápacím stolíkom, na ktorom je súčiastka umiestnená. Pohyb stolíka býva vymeriavaný a ovládaný zo softvéru skenera a to umožňuje automaticky naskenovať predmet z veľkého počtu pohľadov v rôznych smeroch. Toto spojenie umožňuje vytvoriť kompaktný 3D skener.

Ďalšie podrobnosti o 3D skeneroch, ktoré ponúkame, nájdete na stránke www.deom.cz/sk/solutionix a samozrejme skenery môžete vidieť a vyskúšať v našom predvádzacom stredisku.

Optické meranie

Meranie „pomocou optiky“ má už veľmi dlhú tradíciu. Iste vám nemusíme predstavovať klasický profilprojektor alebo merací mikroskop. Oba prístroje sa v priemysle tradične používajú už mnoho desaťročí.

Nové použitie optickej metódy merania umožnilo rozšírenie výpočtovej techniky v spojení so snímaním obrazu meranej súčiastky pomocou CCD kamery. Automatická analýza snímaného obrazu pomocou PC umožnila v poslednom čase rozvoj 3D optických meracích video systémov pre presné a veľmi produktívne merania rozmerov.

Zariadenie, ktoré má spĺňať všetky požiadavky na rýchlosť, presnosť a spoľahlivosť merania, by malo vyhovieť týmto požiadavkám:

Mechanika

Ako spoznáme kvalitnú mechaniku? Okrem tuhého základu konštrukcie a jej správneho kinematického vyhotovenia je to ľahký a hladký pohyb vo všetkých meracích osiach X , Y , Z. Jednoduchý test – skúste ručne pohnúť vypnutým strojom v príslušných osiach a rýchlo odhalíte prípadné nedostatky konštrukcie. Rovnako i automatický pohyb pomocou pohonov spusteného stroja musí byť hladký a tichý. Samozrejme, že kvalitná mechanika umožňuje aj vyššiu rýchlosť posuvov. Aj tá veľa vypovedá o kvalite mechanického riešenia. Moderným riešením, umožňujúcim skutočne vysokú rýchlosť posuvov, sú lineárne pohony osí.

Elektronika

Elektronika meracieho prístroja a jej vyhotovenie napovedá veľmi veľa o čase koncepcie stroja. Súveká úroveň elektroniky, vykonaná pomocou plošnej montáže (SMD) elektronických prvkov, umožňuje celé riadenie stroja vykonať len na niekoľkých miniatúrnych kartách elektroniky. Tieto karty môžu byť jednoducho umiestnené vnútri stroja. Meracie prístroje na súčasnej technickej úrovni by mali byť pripojené k bežnému PC (alebo notebooku) pomocou USB. V prípade poruchy PC to umožní jednoduchý servisný zásah a zároveň jednoduchú výmenu alebo upgrade PC v budúcnosti. Je to záruka lacnej prevádzky a servisu prístroja.

Optika

Optika meracieho prístroja so snímaním CCD kamerou je moderným a určujúcim prvkom pre rýchle a automatické meranie. Spoločne s kvalitnými osvetľovačmi a funkciou zoomu tvorí základ moderného a spoľahlivého meradla. Optická meracia technológia môže byť navyše doplnená aj ďalšími technológiami merania, ako bude uvedené ďalej.

Automatické optické meranie je založené na snímaní kontrastného obrazu meraného predmetu. Veľmi záleží na tom, akými prostriedkami sa tento kontrast v snímanom obraze dosahuje. Ak nie je zaistený dostatočný kontrast v každej situácii spoľahlivo, prestáva spoľahlivo fungovať aj automatické meranie.

Meranie vo zvislom smere (os Z) je zabezpečené automatickým zaostrovaním na malú plochu (takmer bod) pri veľkom zväčšení.

Aj tu je vhodný jednoduchý test meracieho zariadenia. Na kontrast obrazu sú najviac citlivé súčiastky z čierneho a predovšetkým úplne bieleho plastu a tiež kovové súčiastky s vysokým leskom. Práve preto je vhodné meranie týchto súčiastok na testovanom meracom stroji podrobne vyskúšať.

Prax potvrdzuje, že najvyšší kontrast sa dosiahne pri použití čiernobielej CCD kamery v kombinácii s LED osvetľovačmi s červeným svetlom. Je to dané prekrývaním spektrálnych kriviek vyžarovania červených LED diód a citlivosti čiernobieleho CCD prvku. Tým sa dosiahne maximálny energetický zisk.

Osvetlenie

Automatická funkcia optického snímania meracieho stroja je priamo závislá od systému usporiadania, kvality a univerzality použitých osvetľovačov.

Ako najvhodnejšie kombinácie pre najrôznejšie situácie sa už osvedčili tieto tri typy osvetľovačov:

Spodné osvetlenie musí spĺňať podmienku kolimovaného svetla pre ostré zobrazenie profilu hlavne pri rotačných súčastiach. Je preto nevyhnutné, aby kolimovaný osvetľovač bol umiestnený priamo proti optickej osi objektívu kamery pod sklenenou doskou meracieho stola. Plošnému osvetľovaču, ktorý kolimované svetlo nezaistí, sa treba vyhnúť .

Riešenie vrchného osvetľovača má zásadný vplyv na kvalitu optického merania. Tento osvetľovač musí umožniť nastavenie ľubovoľného smeru a uhla osvetlenia meranej súčiastky. Ak táto podmienka nie je splnená, nie je možné zabezpečiť , aby prístroj spoľahlivo meral aj tvarovo zložité súčiastky automaticky.

V praxi sa najviac osvedčuje kruhový diódový osvetľovač zostavený zo segmentov zložených z diód, ktoré možno naraz rozsvietiť vo zvolenej intenzite, smere a uhle dopadu svetla. Vhodný osvetľovač má viac (optimálne 5) sústredných kruhov diód, ktoré je možné ovládať vo viacerých (optimálne 40) samostatných segmentoch.

Zoom

Zoom, ktorý umožňuje veľmi rýchle nastavenie vhodného zväčšenia, je pre automatické meranie samozrejmou požiadavkou. Nízke zväčšenie je potrebné pre orientáciu na súčiastke a na začiatku meracieho programu. Vysoké zväčšenie je zásadnou podmienkou pre presné meranie v tretej (zvislej) osi Z. Merací stroj prechádza zhora dolu okolie meraného povrchu a automaticky zaznamenáva výšku, v ktorej je dosiahnutá maximálna ostrosť (tzv. funkcia autofokusu). Vysoká presnosť tejto funkcie je zaistená práve pri veľmi vysokom zväčšení, keď je hĺbka ostrosti minimálna. Kvalitný stroj preto musí umožňovať automatickú zmenu zväčšenia počas meracieho programu.

Multisenzor

Optické meranie, ktoré sme práve opísali, možno doplniť ďalšími technológiami merania a vytvoriť tým takzvaný „multisenzorový merací stroj“.

Okrem kamery je možné na meranie použiť v jednom meracom programe aj tieto ďalšie spôsoby snímania bodov::

Predovšetkým je to dotyková sonda (väčšinou od firmy Renishaw) s automatickou voliteľnou výmenou niekoľkých modulov zo zásobníka. Moduly zostavené v potrebných dĺžkach a tvaroch dotykov (napr. križiak) sú vopred umiestnené v zásobníku.

Zaujímavou technológiou je skenovanie meraného povrchu laserovou sondou. Táto technológia je vhodná ako doplnková na rýchly zber mnohých bodov vo zvislej osi, napríklad na stanovenie rovinnosti pri plochých súčiastkach alebo priebehu hladkých kriviek povrchu.

Na meranie zložitých súčiastok, ktoré je potrebné merať v niekoľkých polohách, slúži rotačná os – mechanické zariadenie vybavené napr. upínacou klieštinou. Umožňuje to polohovanie súčiastky počas merania a zrýchlenie meracieho cyklu.

Práve automatická voľba spôsobu snímania – meranie kamerou, meranie pomocou dotykovej sondy, vybranej automaticky zo zásobníka, skenovanie laserovou sondou, alebo použitie rotačnej osi je to, čo robí z meracieho stroja multisenzorový stroj.

A na záver

Ponúkame vám možnosť posúdiť všetky vyššie uvedené technológie merania bezplatne, a to na jednom mieste. Máme všetky tieto technológie merania inštalované v našom predvádzacom stredisku v Prahe a sme ochotní spoločne s vami vyskúšať meranie rozmerov práve na vašich súčiastkach.

Až pri praktickom meraní rôznych typov súčiastok sa prejavia prednosti jednotlivých typov meracích prístrojov.

Navštívte nás a spoločne vyskúšame, ktorá metóda merania je pre vás skutočne najvhodnejšia. Môžete si vybrať a vyskúšať všetko na jednom mieste. Konečné rozhodnutie už zostane na vás.