В этой статье мы расскажем об оптимизации процессов контроля качества при помощи 3D-сканирования, об устройстве и принципах работы метрологических 3D-сканеров. На реальных примерах покажем эффективность применения оборудования для решения различных задач. После прочтения обзора вам будет проще сориентироваться среди большого количества моделей на рынке и определить критерии выбора нужного устройства.

Введение

С каждым годом промышленность выпускает более совершенные приборы и устройства. Детали машин зачастую имеют сложную геометрическую форму, находятся в тесном взаимодействии между собой. Для того, чтобы обеспечить слаженную работу механизмов, необходимо соответствие форм, размеров, точность сборки и других параметров. Контроль качества в машиностроении осуществлялся с использованием различных технологий, в том числе при помощи координатно-измерительных машин (КИМ). Однако, сканирование на сегодняшний день является самым эффективным способом с точки зрения возможности захвата данных для измерений и скорости обработки информации.

Возможности 3D-сканеров

Источник: solutionix.com

3D-сканеры справляются не только с ровными поверхностями, но и со сложными участками: углами между ребрами и гранями, углублениями, отверстиями. Важное преимущество устройств — бесконтактный способ работы, позволяющий сканировать на расстоянии, в труднодоступных местах.

После проведения изменений информация в режиме on-line передается на компьютер, где программное обеспечение сопоставляет полученные данные и заданные параметры и демонстрирует отклонения: несоответствия размеров, трещины, следы деформации и коррозии и прочие изменения.

Области применения

Источник: sastrarobotics.com

Цифровые измерения — высокотехнологичный процесс, имеющий ряд важных преимуществ по сравнению с другими способами проверки. Единственный минус технологии — в высокой цене оборудования. На крупных производствах, при быстрой окупаемости, использование 3D-сканеров экономически оправдано. Рассмотрим примеры:

• крупносерийное изготовление деталей и приборов с обязательной входной и выходной инспекций качества;
• мелкосерийное изготовление объектов сложной геометрии, невозможное без постоянного контроля качества.

Ситуации, когда другие технологии применить невозможно:

• работа с объектами из специфических материалов, деформируемых при контактном способе определения параметров;
• измерение электронных деталей, подверженных риску повреждения статическим электричеством;
• повторные замеры объектов, которые физически отсутствуют, также можно произвести на заранее снятой цифровой копии.

Цели использования

Источник: www.capture3d.com

Контроль на разных производственных этапах

Входной контроль материалов и деталей необходим на любом предприятии. При крупносерийном выпуске продукции инспектируют выборочные партии. Однако для этого требуется большое количество контролеров, что влечет за собой удорожание продукта.

Использование 3D-сканеров автоматизирует рабочий процесс, исключает ошибки, связанные с “человеческим фактором”, позволяет перейти от выборочного контроля качества к постоянному, увеличивает скорость проверки в несколько раз, по сравнению с ручным трудом.

Анализ расположения деталей относительно друг друга

В изделии, состоящем из нескольких деталей, важно следить за правильным расположением элементов по отношению друг к другу. Технология сканирования без труда фиксирует положение объектов в пространстве и передает информацию на монитор компьютера.

Проверка геометрии крупных объектов

Ряд объектов большого размера, таких как строительная техника, морской и воздушный транспорт требуют регулярного тестирования геометрии корпуса. Процесс длительный и требует поиска специалистов с необходимой квалификацией и опытом. Метрологические 3D-сканеры с легкостью справляются с оцифровкой крупногабаритных объектов, гарантируют высокую точность измерений и экономят временные и финансовые ресурсы компаний.

Проверка геометрии небольших предметов

Порой измерение мелких объектов представляет больше сложности, чем крупных. 3D-сканеры успешно проводят измерения с точностью до нескольких микрон, независимо от размера деталей. Отклонения формы и размеров от базовой модели подсвечиваются в программе, что позволяет легко заметить и устранить их.

Подбор оборудования

Источник: tool-maker.net

На современном рынке цифрового оборудования представлены десятки моделей метрологических сканеров. Выбор прибора начинается с выявления круга задач, поставленных производством. Перечислим некоторые параметры, на которые необходимо обратить внимание и сопоставить с ключевыми целями:

1. Рабочая область

Вполне понятно, что крупногабаритные объекты требуют устройств с большой рабочей областью. Обращаем внимание, что размер рабочей области находится в обратной пропорции к разрешению. Выбирая прибор с избыточной областью сканирования, пользователь может обнаружить недостаточную точность и разрешение.

2. Точность данных

Очевидно, что в самолетостроении и производстве других ответственных деталей необходима максимально доступная точность.

В реверс-инжиниринге товаров народного потребления, изделий без сложной механики, а также при использовании в создании произведений искусства, сувениров, в разработке компьютерных игр такая точность не найдет применения, для этих целей нет смысла переплачивать за сканер в десятки и сотни раз.

3. Скорость работы

Этот параметр включает в себя время калибровки и непосредственного сканирования. Для крупносерийного производства, где 3D-сканирование применяется для контроля качества, предполагающего десятки замеров в минуту, высокая скорость работы является значимой характеристикой. Изготовление небольших партий изделий и обратная разработка менее требовательны к быстроте работы прибора.

4. ПО

Мы рекомендуем отдавать предпочтение сканерам, работающим с фирменным узкоспециализированным программным обеспечением. Необходимое для обработки сканов ПО, если его нет в комплекте, может потребовать значительных дополнительных финансовых вложений.

5. Цена

Выбирая 3D-сканер, необходимо самостоятельно или с помощью квалифицированного специалиста соотнести задачи пользователя и возможности прибора. Нет смысла переплачивать за ненужные функции. При этом важно, чтобы устройство имело необходимый набор параметров, которые гарантированно дадут требуемый результат. Важно спрогнозировать срок окупаемости оборудования.

Примеры 3D-сканеров для метрологического контроля качества

Начнем знакомство с представления российского образца — RangeVision Pro. Устройство официально одобрено в качестве измерительного прибора Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

Основная информация о RangeVision Pro

Источник: top3dshop.ru

Прибор разработан в качестве универсального измерительного устройства для небольших и крупных объектов с размером от 30 до 1000 мм. Три рабочих зоны и набор сменных объективов позволяют сканеру одинаково точно оцифровывать ювелирную продукцию и детали кузовов авто.

Точность измерений обеспечивается технологией структурированного подсвета, 6-мегапиксельными камерами и оригинальными программными решениями.

ПО RangeVision дает возможность сшивать элементы изображения, заполнять пустые области и выравнивать картинки. В программу включены базовые функции проверки геометрии и проведения измерений. Формат выходных файлов поддерживается всеми популярными системами автоматизированного проектирования и виртуального моделирования. Обновления ПО находятся в свободном доступе.

Характеристики RangeVision Pro

Примеры использования 3D-сканера в различных сферах

Инспекция качества в фирме Dolsatech

Источник: rangevision.com

Итальянский партнер Iveco и Porsche, компания Dolsatech получала базовые детали из КНР, качество которых требовалось проверять. Привычная система входного контроля не справлялась с большим потоком изделий и не имела возможности тестировать объекты нестандартной геометрии.

Для оптимизации процесса использовали 3D-сканер RangeVision PRO. Текущие технологии измерений предполагали транспортировку и складирование контрольных образцов на специально отведенных площадях. Мобильность российского сканера позволила сократить логистические затраты.


Источник: rangevision.com

С использованием сканера пропала необходимость перемещать партии товара для проведения измерений. RangeVision PRO работает в цехах и на складах — в любом удобном месте.

В данном кейсе создавали трехмерную модель детали размером 1700 мм *720 мм. На деталь наклеили стикеры, которые позволили автоматически собрать отдельные изображения в единую 3D-модель. Информацию обрабатывало фирменное ПО ScanCenter, поставляемое в комплекте со сканером.

Инспекция качества в INKAY TECHNOLOGY

Источник: rangevision.com

Перед компанией INKAY TECHNOLOGY SRL из Италии стояла задача — проверить соответствие размеров литой детали корпуса базовой модели, сохраненной в файле CAD. Учитывая нестандартную геометрию объекта, было принято решение отказаться от привычных технологий и использовать 3D-сканер RangeVision.

Работу выполнили в 3 этапа:

1. Создали сканы внешней части корпуса с использованием маркеров для автоматической сшивки изображения.
2. Для сканирования внутренней части разделили корпус на 2 части, каждую из которых оцифровали по-отдельности.
3. Сшили все изображения в единую модель.

Источник: rangevision.com

Инспекция качества на заводе “Красное Сормово”

Источник: rangevision.com

Как мы уже упоминали выше, 3D-сканирование оправдано не только в условиях крупносерийного производства. Зачастую оборудование эффективно используют при штучном выпуске деталей. В судостроительной отрасли используют литые комплектующие со сложной геометрией, контроль качества которых затруднен и занимает много времени. Поэтому использование 3D оборудования в отрасли становится более распространенным.

Специалисты завода «Красное Сормово» выбрали RangeVision для инспекции качества ступицы винта регулируемого шага.

Высота детали — 70 см, диаметр — 80 см.


Источник: rangevision.com

Перед началом работы на объект наклеили стикеры, для автоматизации сшивки картинки. 3D-сканер RangeVision PRO передвигали вокруг ступицы, делали снимки с разных сторон. Из полученных 100 изображений собрали 3D-модель. Stl-файл совместили с базовой расчетной моделью в ПО GOM Inspect, для определения отклонений. Работа, в результате которой специалисты получили точный отчет соответствия готового изделия базовой модели, заняла несколько часов.

ScanTech PRINCE775

Источник: www.3d-scantech.com

Портативный ручной лазерный 3D-сканер ScanTech PRINCE 775 работает на базе 2-х камер со светодиодной подсветкой. Пользователям доступны 2 рабочих режима:

• В режиме BLUE активен синий лазер; этот режим используют для получения моделей высокой детализации;
• Режим RED с красным лазером включают тогда, когда приоритетной является высокая скорость оцифровки.

В результате сканирования создается облако точек, которое обрабатывается при помощи программного решения ScanTech. Готовое изображение выводится на экран рабочего устройства.

Характеристики сканера

Использование PRINCE 775

Основная сфера применения сканера — оцифровка крупногабаритных предметов, таких как детали судов, автомобилей, промышленных установок. Может устройство работать и с небольшими объектами, такими как ювелирные изделия.

Области применения ScanTech PRINCE 775:

• обратное проектирование;
• промышленный дизайн;
• инспекция качества;
• создание компьютерных игр и 3D-фильмов;

— и во многих других областях.


Источник: www.3d-scantech.com

Пример использования ручного сканера PRINCE в комплекте с MSCAN — использование двух приборов повышает эффективность процесса, за счет особенностей оборудования.

Первое устройство обеспечивает высокую точность и детализацию, второе помогает исследовать крупногабаритные объекты с помощью фотограмметрии.


Источник: www.3d-scantech.com

Оцифровка деталей Airbus A350 с помощью комплекта: MSCAN+ PRINCE. Пара отлично зарекомендовала себя в быстром решении задач инспекции качества.


Источник: www.3d-scantech.com

Оцифровка позволила создать трехмерную модель крыльчатки, так как тщательно измерить её другими способами было невозможно.

Creaform HandySCAN Black Elite

Источник: creaform3d.com

Познакомимся с универсальным компактным HandySCAN Black Elite – профессиональным метрологическим 3D-сканером компании Creaform. Прибор подходит большинству пользователей, в том числе не имеющим практических навыков работы с подобным оборудованием. Несмотря на простоту использования, сканер гарантирует получение высокоточных моделей, даже при оцифровке крупногабаритных объектов сложной геометрии.

Характеристики сканера

Область применения Creaform HandySCAN Black

Устройство разработано для профессионального применения в различных сферах. HandySCAN Black отлично справляется с такими задачами, как:

• входной и выходной контроль качества на производстве;
• обратное проектирование;
• инспекция трубопроводов;
• оцифровка объектов для любых целей.

Сканер прост в эксплуатации: для начала работы нужно установить соединение с ноутбуком и выбрать программу. В процессе оцифровки можно сделать паузу, изучить промежуточные результаты и продолжить работу.

Creaform MetraScan 750|Elite

Источник: industryarena.com

Еще один ручной метрологический сканер, создающий модели высокой точности даже для крупных объектов.

Технические характеристики MetraScan 750|Elite

Область применения MetraScan 750|Elite

Прибор широко используют в архитектуре, энергетической отрасли, для обратного проектирования и метрологического контроля.

Solutionix C500

Источник: psarta.com

Solutionix С500 — компактный цветной 3D-сканер. Мобильный прибор размещается на любой ровной поверхности.

В основе конструкции — поворотный стол и две камеры с разрешением по 5 Мп каждая. Вращение платформы позволяет камерам снимать объект с разных ракурсов. Высокая скорость работы и простота использования обеспечивают отличную производительность оборудования.

Технические характеристики Solutionix С500

Область применения Solutionix C500

Благодаря компактным размерам и возможности быстрого и точного цветного сканирования устройство востребовано во многих областях, например:

• в стоматологии;
• ювелирной отрасли;
• в образовании;
• для решения задач реверс-инжиниринга в различных сферах.

Выводы

Использование метрологических 3D-сканеров повышает качество выпускаемой продукции и снижает ее себестоимость за счет экономии времени и ресурсов, минимизации брака. Автоматизация производственных процессов, путем включения технологии 3D-сканирования, повышает эффективность предприятия и его конкурентные позиции на рынке.

Для того, что выбрать профессиональный метрологический 3D-сканер, обратитесь в компанию Top 3D Shop. Технические специалисты помогут выбрать оборудование, оптимальное для решения ваших задач, с максимально подходящим соотношением цены и функциональности.