www.instrumenty­pomiarowe.pl

SKANERY METROLOGICZNE 3D seria smartSCAN HE 3D

www.instrumenty­pomiarowe.pl

www.instrumenty­pomiarowe.pl

Skaner  serii  smartSCAN  to  precyzyjna  grupa  skanerów  światła  strukturalnego.  W  ramach  tej  grupy wyróżniamy modele z przeznaczeniem do digitalizacji oraz metrologii. Modele przeznaczone do digitalizacji to: ● smartSCAN standard ● smartSCAN C2 ● smartSCAN C5 Modele przeznaczone do metrologii to: ● smartSCAN 1.4HE ● smartSCAN 4.0HE

Podczas wyboru skanera do kontroli jakości, należy rozważyć następujące kwestie: ● dokładność odtworzenia za pomocą skanera W przypadku wykorzystywania skanerów do digitalizacji, dokładność odtworzenia nawet dla podstawowego skanera jest na tyle duża, że aspekt ten może być częściowo pomijalny. Należy zwrócić jedynie uwagę, czy możliwe jest właściwe odwzorowanie szczegółów. W przypadku skanerów metrologicznych, dokładność ta powinna być najważniejszym kryterium. Powinniśmy starać się dobrać taki skaner, aby najmniejsza tolerancja wykonania  naszego  wyrobu  była  5­10    razy  większa  od  maksymalnego  błędu  określonego  w  specyfikacji danego modelu ● stopień złożoności geometrii obiektu przeznaczonego do skanowania Jeśli  obiekt  posiada  wiele  skomplikowanych  kształtów,  złożonej  geometrii  i  miejsc  trudnodostępnych, powinniśmy  kierować  się  wyborem  skanera  posiadającego  dwie  kamery  oraz  trzy  kąty  triangulacyjne. Systemy jednokamerowe będą wymagały znacznie większej ilości pozycji do skanowania, co przedkłada się na czas pracy. Obraz taki cechuje też większy ilość szumu. ● gabaryty minimalne oraz maksymalne obiektu skanowanego Elementem  krytycznym  jest  zawsze  najmniejszy  wymiar.  Powinniśmy  tak  dobierać  pole  pomiarowe,  aby wykorzystywać całą rozdzielczość skanera na obiekt. Zbyt duże pole pomiarowe, przy stałej rozdzielczości kamer powoduje, że część z pikseli jest filtrowana i nie bierze faktycznego udziału w procesie digitalizacji. ● barwę i materiał z jakiego wykonano detal Szkło, złoto czy elementy niklowane będą wymagały specjalnego matowienia detali z użyciem preparatów. O  ile  w  metrologii,  przy  dużych  tolerancjach  wykonania,  nie  stanowi  to  problemu,  o  tyle  w  przypadku obiektów muzealnych, może stanowić to realną przeszkodę w procesie digitalizacji.

www.instrumenty­pomiarowe.pl

SKANERY DO METROLOGII 5

3

3

1 2

4

6

smartSCAN 1.4 HE/4.0 HE

Belka w włókna węgowego z zamocowaną kamerą pomiarową gwarantująca dużą sztywność, niską masę oraz charakteryzująca się ładnym wyglądem. Modele te umożliwiają rozszerzenie zakresu pomiarowego 1 oraz zmianę odległości roboczej skanera poprzez wymianę tych belek (dostarczane w zestawie). Zmiana belek jest wymagana w przypadku przejście pomiędzy różnymi grupami z dostępnych zakresów pomia­ rowych np z M na L. Dla jednego zakresu pomiarowego stosujemy ten sam typ belki a do zminay pola pomiarowego wymieniamy tylko soczewki. 2

Rzutnik  prążków  referencyjnych.  W  zależności  od  wersji  urządzenia,  do  dyspozycji  mamy  lampę halogenową 100W/250W lub oświetlenie LED (niebieski, zielone, czerwone, białe)

3

Kamery pomiarowe. Mamy dwie kolorowe lub czarno­białe kamery o rozdzielczościach odpowiednio ● 2 x 1.4Mpix ● 2 x 4.0 Mpix

4

Wskaźnik laserowy pozwalający na szybką wizualizację właściwej odległości pomiarowej.

5

Uchwyt pozwalajacy na wygodną manipulację urządzeniem oraz bezpieczne przenoszenie urządzenia

6

Podstawa służąca do zamocowania skanera na statywie.

Widok zdemontowanych belek pozwalajacych na poszerzanie zakresu pomiarowego (narzędzia w zestawie)

www.instrumenty­pomiarowe.pl

ZAKRESY POMIAROWE Model urządzenia

smartSCAN 1.4 HE

ZAKRES POMIAROWY M­125

M­200

M­300

M­475

(110x80)

(165x125)

(250x185)

(395x295)

S­030 (25x20)

S­060 (50x40)

M­600 (480x410)

M­850 (650x560)

S­125 (100x75)

L­750 (560x470)

L­1500 (1250x950)

S­125 (100x95)

S­225 (170x170)

L­600 (435x435)

M­400 (285x280)

M­700 (510x510)

M­850 (600x600)

smartSCAN 4.0 HE

Zmiana zakresu pomiarowego jest krótkotrwała i nie wymaga specjalnych umiejętności.  Polega  on  na  wykręceniu  starego  zestawu  soczewek  i wkręceniu  nowego.  Każdy  taki  zestaw  to  trzy  soczewki,  po  jednej  na obiektyw plus dodatkowo soczewka na rzutnik prążków. Każdy  zakres  pomiarowy  np:  M­125  czy  M­550  to  kolejny,  dodatkowy zakres  pomiarowy,  bowiem  soczewki  te  są  o  stałym  powiększeniu  i odgórnie zdefiniowanej konfiguracji. Wraz z zestawem soczewek dostarczana jest specjalna płyta kalibacyjna, która  umożliwia  kalibrację  nowego  zestawu.  Należy  na  tym  etapie podkreślić, iż kalibracja taka nie musi odbywać się zaraz po ich wymianie. Proces ten można wykonać po zakończeniu skanowania, a następnie całą naszą  pracę  należy  ponownie  przeładować  z  nowymi  parametrami  dla kamer. Dla zakresu typu M (np dla skanera smartSCAN 1.4HE­ M­125; M­200; M­3000  i  M­475)  zmiana  pola  odbywa  się  poprzez  zmianę  soczewek. Skolei  sprzejście  pomiedzy  zakresem  serii  M  a  S  wymaga  dodatkowo zmiany  belki,  na  której  zamontowane  są  kamery.  O  ile  czynność  ta wymaga  dodatkowego  nakładu  czasowego,  to  jednak  czynik  skaner bardziej  uniwersalnym  i  daje  dodatkowe  możliwości  pomiarowe  bez konieczności inwestowania w skaner o większym zakresie pomiarowym. Inną  koncepcją  cechuje  się  model  stareoSCAN  (opisany  w  oddzielnych materiałach), który nie wymaga wymiany belek. Jego budowa pozwala na zmianę  położenia  kamer  w  ciągu  minuty  eliminując  konieczność demontażu jakichkolwiek podzespołów.

L­1250 (910x910)

www.instrumenty­pomiarowe.pl

OPROGRAMOWANIE

Skanery są obsługiwane za pomocą firmowego oprogramowania o nazwie Optocat. Pozwala ono na łączenie skanów na kilka sposóbów: ● bez znaczników­ poprzez wskazywanie punktów podobnych ● z punktami referencyjnymi­ naklejane na obiekt lub przy wykorzystaniu piramidek referencyjnych ● ze stolikiem obrotowym CNC ● z wykorzystaniem robora pozycjonującego skaner lub obiekt Oprogramowanie posiada całkowicie polski interfejs.

Proces  digitalizacji  jest  pierwszą  czynnością,  jaką  należy  wykonać przed przystąpieniem do wymiarowania. Jest on ograniczony do usta­ wienia  kilku  parametrów,  z  których  najważniejszym  jest  czas naświetlenia  podczas  zczytywania  prążków  referencyjnych.  Dzięki automatycznej funkcji AUTONAŚWIETLANIE, system sam wybierze dla nas odpowiedni czas przesłony. Przy tak zdefiniowanych parametrach, możemy utworzyć nasz własny szablon, który będzie zawierał nie tylko parametry kamer, ale wszyst­ kie inforamacje związane z robotem czy stolikem numerycznym. Po zakończeniu digitalizacji, do wyboru mamy kilka formatów zapisu danych. Najpopularniejsze to *.STL; *.PLY; *.CTR

www.instrumenty­pomiarowe.pl

OPROGRAMOWANIE Skanuj swój detal i przeprowadź automatyczną

PEŁNĄ INSPEKCJĘ CAD … w   k i l k a   m i n u t

Odchyłka krawędzi

GD&T w szczegółach Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ

Zgodność z ASMEY 14.5M­1994 Warunki materiałowe (MMC , LMC) Wzorce elementów Równoczesne wymagania

GD&T

Odchyłka krzywizn

Zapewnia montowalność  i współpracę części

Kontrola trudnych ostrych krawędzi

Analiza częściowa linii i linii elementów

Punkty Porównuj z modelem wybrane punkty

Analiza obrysu Weryfikacja funkcjonalności

Pełna odchyłka

Przekroje

Porównuj cały obiekt z modelem CAD w kilka sekund

Łatwe przejście z 3D na przekroje 2D

Analiza grubości Wykres krzywizn Analiza ciągłości powierzchni

Ciągła weryfikacja grubości ścianek

Kontrola przekroju Graficzna reprezentacja odchyłek i łatwa kontrola GD&T

Podziel się wynikami Ÿ Ÿ

Anieodpłątna przeglądarka pozwalająca na przeglądanie wyników Publikowanie wyników 3D na stronach www

Dopasowanie Ÿ Ÿ

Automatyczne porównywanie Dopasowanie 3­2­1, RPS i inne

Automatyczny skan Ÿ

System obróbki siatki Mesh Pozwalający na łątwe i szybkie  złożenie obiektu ze skanów

Łatwe raportowanie Ÿ Ÿ Ÿ

Raporty dostosowane do użytkownia Możliwość publikacj w PDF czy PowerPoint Tworzenie szablonów

www.instrumenty­pomiarowe.pl

AKCESORIA Proces skanowania może zostać częściowo zautomatyzowany dzięki zastosowaniu numerycznie sterowanych stolików obrotowych lub uchylno­obrotowych. Stanowisko pracy wyposażone w taki stolik to oszczędność czasu ze wzglęu na automatyzację pomiaru, ale również ze względu na samoczynne łączenie się pojedynczych skanów, bez konieczności naklejania znaczników lub wskazy­ wania podobnych miejsc. W przypadku obrócenia detalu, w celu doskanowania od podstawy, oprogramowanie OPTOCAT daje możliwość kontynuacji skanowania przy zmienionych warunach pracy (zmiana położenia skanera względem detalu albo vice versa).

Możliwe stoliki:  ręczne ( z lewej); uchylno­obrotowe (po środku) oraz obrotowe (z prawej)

Bezpieczeństwo transportu do bardzo istotny element, jeśli nasz skaner będzie podróżował i zajdzie potrzeba wykonywania usług poza stałym miejsce stacjonowania urządzenia. Firma Breuckmann oferuje specjlanie dostosowane walizki dostosowane wewnątrz do kształtu skanera. Dodatkowo stoliki oraz wzorce kalibracyjne też mogą posiadać oddzielne opakowanie.

Możliwe walizki:  dla stolika CNC ( z lewej); dla skanera (po środku) oraz dla wzorca (z prawej) Każdy  skaner  wymaga  zastosowania  statywu.  Stosujemy    profesjo­ nalne  trójnogi  włoskiej  firmy  Monfrotto.  Pozwalają  one  ma  manipu­ lowanie  skanerem  dookoła  własnej  osi  oraz  w  kierunku  pionowym. Statyw  taki  dodatkowo  wyposażony  jest  z  poziomice,  dzięki  czemu możemy mieć pewność, że stoi prosto i stabilnie.Wysokość podnosze­ nia skanera waha się w zakresie od 500­2000mm. Dla wymagających, posiadamy również masywne statywy na kółkach o masie własnej 35kg i z długim na 90cm ramieniem. Statywy takie są dedykowane na warsztat, dzięki czemu skaner ma stabilną podstawę i zapobiegamy przypadkowemu potrąceniu urządzenia.

www.instrumenty­pomiarowe.pl

PRZYKŁADOWA KONFIGURACJA Każy  skaner  dostarczony  jest  z niezbędnym  zestawem  soczewek, wzorcem kalibracyjnym oraz opro­ gramowaniem  pozwalajacym  na digitalizację detali. Klient może sam dokonać wyboru źródła zakupu komputera.

Skaner 3D smartSCAN Automatyzacja  procesu  skanowania  z możliwością obracania 360° i/lub wychy­ lania detalem o ±45°.

Automatyczny stolik wychylno­obrotowy

Rozwiązanie  pozwalajace  na oszczędność  czasu,  lecz  nie  jest  wyma­ gane do digitalizacji 3D.

Siatka  trójkątó  uzyskana  za  skanera  3D jako  niezbędny  wynik  procesu  skanow­ ania. Standardowa  funkcjonalność  skanera. Wynik  w  foramtach:  *.STL;  *.PLY; *.CTR; *.ASCII

Skan 3D­ siatka trójkątów Oprogramowanie  metrologiczne  OPTO­ CAT  Verifier  niezbędne  do  przeprow­ adzenia  analizy  metrologicznej  na podstawie danych uzyskanych ze skanera oraz modelu 3D CAD. Do  pobrania  z  www  darmowy  pakiet oprogramowanie inspekcyjnego Viewer.

Oprogramowanie OPTOCAT

Przekrój 2D z modelu 3D

Porównanie DETAL­MODEL

Wymiarowanie GD&T

www.instrumenty­pomiarowe.pl

PRZYKŁADOWE WYNIKI

Porównanie MODEL­ SKAN z kolorową mapą błędów

Przekroje wraz z wymiarowaniem

Pełne wymiarowanie

www.instrumenty­pomiarowe.pl

PRZYKŁADOWE WYNIKI

Widok modelu CAD

Wymiarowanie w widoku 3D

Widok obiektu zeskanowanego

Wynik porównania MODEL­DETAL

Przekrój 2D wykonany na podstawie modelu 3D

www.instrumenty­pomiarowe.pl

RAPORT Z APLIKACJI KLIENTA 3D­KONTROLA JAKOŚCI OBUDOWY PRZEKŁADNI BIEGOWEJ DLA SAMOCHODÓW KOMERCYJNYCH Firma ZF Friedrichshafen AG  jest wiodącym producentem przekladni kół zębatych w branży samochodów komercyjnych. Kompletne zabudowy skrzyni biegów są wykonywane  z  aluminium przy wykorzystaniu metody odlewania ciśnieniowego. Bazując na odlewie zaprojektowanym w systemach CAD,  tworzone  kokilie  mają  wiernie  odzwierciedlać  kształt  osłony  przyszłych  kompo­ nentów. Podczas  nowoczesnych  procesów  wytwarzania,  na  kształ  wpływa  temperatura, pojemność,  ciśnienie,  czas  oraz  kształ  narzędzia.  Aby  zapewnić  kontrolę  jakości  dla odlewów, przestrzegając zdefiniowanych tolerancji, proces kontroli musi być wydajny i w sposób spójny obejmować szerokie spectrum wymiarów. Zpewnienie  najwyższej  jakości  jest  możliwe,  kiedy  do  gry  wchodzi  wysokiej rozdzielczości system pomiarowy firmy Breuckmann. Technika pomiarów optycznych wynaleziona przez Breuckmann GmbH oferuje idealne rozwiązanie  dla  zapewnienia  jakości  w  obszarach  pierwszej,  pełnej  kontroli  lub  przy produkcji seryjnej. Zakres zastosować rozciąga się poprzez laboratorium a kończy na automatycznych liniach wyposażonych w roboty przemysłowe.

CEL I ZADANIE POMIAROWE Zakres kontroli w firmie ZF dla obudowy skrzyni biegów jest rozległy: najpierw, aby mieć pewność wykonania  prototypu,  przeprowadzana  jest  PEŁNA  weryfikacja  pierwszego  produktu.  Jednym  z wymogów takiego odlewu jest zachowanie możliwie największej sztywności i wytrzymałości kons­ trukcji, dlatego też tak istotna jest szczegółowa weryfikacja. Podczas  produkcji  seryjnej,  kiedy  to    mówimy  o  standardach  kontroli,  jakość  stanowi  element kluczowy. Taka kontrola obejmuje zarówno elementy zewnętrzene­ kontur, ale i analizę wewnątrz­ pod względem uszkodzeń i wad ukrytych. Jednym z istotnych parametrów jest weryfikacja grubości ścianek. Parametr ten stanowi optymalną proporcję dla sztywności i wytrzymałości konstrukcji. Ostatecznie,  narzędzia  wykorzystywane  w  procesie  produkcji,  również  muszą  być  poddawane okresowej kontroli. Należy się upewnić, że zatarcia i zużycia są rozpoznawane na wstępnym etapie produkcji a tym samym nie wpłyną na jakość wyrobu końcowego. Cały proces weryfikacji może być przeprowdzony zarówno ręcznie jak i automatycznie w połączeniu z automatycznym stolikiem obrotowym czy robotem (produkcja seryjna). SYSTEM POMIAROWY I JEGO KONFIGURACJA Do  przeprowadzenia  pełnej  pierwszej  inspekcji,  wykorzystano skaner z oświetleniem halogenowym 250W oraz dużym polem pomiarowym­ smartSCAN 3D­HE.  Do  zachowania  częściowo zautomatyzowanej kontroli i pozyskiwania danych, zastosowa­ no automatyczny stół obrotowy turnTABLE­200, który charak­ teryzuje się bardzo dużą nośnością.

www.instrumenty­pomiarowe.pl

RAPORT Z APLIKACJI KLIENTA 3D­KONTROLA JAKOŚCI OBUDOWY PRZEKŁADNI BIEGOWEJ DLA SAMOCHODÓW KOMERCYJNYCH PRZEBIEG Podczas procesu skanowania, na początku generowane są pojedyncze skany, które to są dopasowywane ze sobą i łączone w  siatkę  trójkątów.  Proces  ten  odbywa  się  w  ramach  podstawowego  pakietu  oprogramowania  oferowanego  przez producenta­ OPTOCAT (dostępny w werji polskojęzycznej) . W kolejnym kroku, wygenerowane dane są importowane przez specjalistyczny program inspekcyjny (w tym przypadku Polyworks/Inspector z firmy Innovmetric) , dzięki któremu możliwym jest przeprowadzenie analizy geometrycznej skanowango obiektu. Proces w szczegółach: Wykorzystując standardowe kąty triangulacyjne, pojawia się problem z głębokimi, ukrytymi strukturami, które nie mogą być przechwycone  z  odpowiednią  jakością.  Dzięki  elastycznej  konfiguracji  kamer  dla  modelu  z  serii smartSCAN 3D,  proces skanowania może być przeprowadzony przy wykorzystaniu trzech kątów triangulacyjnych wynoszących 30°, 20° i 10°. Dzięki temu możliwym jest pozyskanie danych dla obszarów trudnodostępnych dla klasycznych rozwiązań. 1.         

Przygotowanie do pomiaru i pomiar •  Ustawienie kamer, stołu obrotowego i obiektu pomiarowego •  Kalibracja sensora i weryfikacja (VDI2634/2) w oparciu o wzorzec z kulami •  Pomiar obudowy skrzyni biegów (skanowanie oraz wizualizacja) •  Generowanie danych 3D (format: STL lub PLY)

2.         

Porównanie z danymi CAD •  Zdefiniowanie parametrów weryfikacji (elementy, przekroje, skalowanie) •  Porównanie NOMINAŁ/AKTUALNY (kolorowa reprezentacja mapy odchyłek) •  Generowanie i przetwarzanie raportu pomiarowego •  Optymalizacja odlewu i adaptacja procesów produkcyjnych

WNIOSKI Jeśli  dysponujemy  modelem  CAD,  jest  on  bezpośrednio  ładowany  jako  referencje.  Klasyczną  weryfikacją  jest reprezentowanie  odchyłki  pomiędzy  modelem  CAD  a  zeskanowanym  detalem,  za  pomocą  kolorowej  mapy odchyłek. W taki sposób, szybko i skutecznie można ocenić jakość wyrobu, a tym samym wpłynąć na parametry produkcji.  Metodyka taka pozwala wydziałowi jakości na utrzymanie wysokiej wydajności nawet przy dużej presji czasowej z jednoczesnym zachowaniem wysokiej jakości wyrobu końcowego. W  porównaniu  do  klasycznej  metody  wykorzystującej  maszyny  współrzęnościowe,  system  firmy  Breuckmann smartSCAN 3D­HE  pozwala  znacznie  szybciej  i  łatwiej  przetworzyć  dane  w  ujęciu  obiektów  formowanych matematycznie.  Dodatkowo  użytkownik  ma  do  dyspozycji  znacznie  więcej  danych,  dzięki  czemu  ma  możliwość podejmowania właściwych decyzji podczas wprowadzania zmian w procesie produkcji.

www.instrumenty­pomiarowe.pl

Przedstawiciel w Polsce: PRIMA Polska Sp. z o.o. Ul. Warecka 6 61­337 Poznań Tel: 61 830 42 13 e­mail: info@instrumenty­pomiarowe.pl www.instrumenty­pomiarowe.pl