Wprowadzenie do technologii pomiarowej 3D (Video)

Trakery

Wiele zastosowań przemysłowych wymaga niezwykle dokładnych pomiarów wielkogabarytowych. Traker to przenośne współrzędnościowe urządzenie pomiarowe, które umożliwia szybkie i łatwe uzyskanie żądanej dokładności, zastępując takie przyrządy jak struny, piony ciężarkowe, przyrządy do sprawdzania kształtu, teodolity, teodolity optyczne z lunetą przekładaną i stacje pomiarowe.

Pomiary wielkogabarytowe umożliwiają kontrolę szerokiego zakresu rozmiarów części. W przypadku większych części i rozmaitych projektów wyrównywania odpady i przestoje mogą być niezwykle kosztowne. Traker dostarcza danych 3D potrzebnych do prawidłowego wykonania części za pierwszym razem (tym samym eliminując odpady) i robi to tak szybko, że ogranicza kosztowny przestój.

Zasada działania trakera jest prosta: urządzenie mierzy dwa kąty i odległość. Traker wysyła promień lasera do retrorefleksyjnego celu umieszczonego przy mierzonym obiekcie. Światło odbite od celu wraca tą samą drogą, trafiając do trakera w tym samym punkcie, z którego zostało wysłane.

Występują różne retrorefleksyjne cele, choć najbardziej popularne są sferycznie zamocowane retroreflektory (SMR). Kiedy światło powraca do trakera, dwa przetworniki położenia kątowego mierzą kąt wzniesienia i kąt obrotowy wiązki światła, natomiast niezwykle dokładny odległościomierz określa położenie celu w trzech wymiarach.

Typowe zastosowania trakerów:

• Wyrównywanie: informacje o pozycji obiektu w czasie rzeczywistym
• Montaż: planowanie/poziomowanie fundamentów maszyn
• Kontrola części: rejestrowanie cyfrowe wartości rzeczywistych i nominalnych
• Budowa narzędzi: jednoosobowe konfigurowanie i kontrola narzędzi
• Integracja produkcji i montażu: kluczowe informacje o pozycji w czasie rzeczywistym
• Inżynieria odwrotna: niezwykle dokładne dane cyfrowe ze skanowania

Systemy obrazowania 3D

Zastosowanie automatycznych urządzeń pomiarowych na pomoście obrotowym lub mocowaniu robota umożliwia szybkie i dokładne przeprowadzanie kontroli i sprawdzanie podzespołów, przynosząc znaczne oszczędności czasu i pieniędzy.

Systemy obrazowania 3D to bezkontaktowe urządzenia pomiarowe, które gromadzą duże ilości danych o powierzchni na określonym obszarze części. Typowy obszar może obejmować od 100 do 1 000 milimetrów kwadratowych. Dzięki automatycznemu działaniu systemy obrazowania 3D mogą być z powodzeniem integrowane z rozwiązaniami automatycznymi.

Systemy obrazowania 3D wykorzystują projekcje światła strukturalnego, którymi mogą być niepowtarzalne wzory linii lub punktów. Te projekcje są widziane przez jeden lub kilka aparatów — poprzez szereg zachodzących w nich zmian można określić współrzędne 3D dla poszczególnych pikseli w aparacie. Na przykład system obrazowania 3D z aparatem o rozdzielczości 4 megapikseli zapewni 4 miliony punktów na pomiar.

Systemy obrazowania 3D wykorzystujące techniki światła strukturalnego potrafią osiągać niezwykle wysoką dokładność na krytycznych powierzchniach. Mogą także służyć do gromadzenia danych dotyczących elementów, choć wtedy dokładność będzie ograniczona przez rozdzielczość aparatu, która definiuje rozmieszczenie punktów na części.

Typowe zastosowania systemów obrazowania 3D:

• Kontrola pierwszej serii, kontrola podczas produkcji oraz kontrola końcowa: rejestrowanie cyfrowe wartości rzeczywistych i nominalnych części, na przykład blach stalowych
• Części i podzespoły, poszycie samolotu, narzędzia i matryce, odlewy i części poddane obróbce
• Inżynieria odwrotna: gromadzenie niezwykle dokładnych danych cyfrowych skanowania na potrzeby dokumentacji powykonawczej, projektowania części zamiennych i wirtualnego montażu
• Szybkie tworzenie prototypów: budowa modeli 3D w zmniejszonej skali na potrzeby modyfikacji narzędzi i iteracyjnych ulepszeń produktów

Skanery laserowe do pomiarów wielkogabarytowych

Pomiary całego otoczenia, na przykład miejsc przestępstw, elewacji budynków czy rozbudowanych rurociągów, mogą być czasochłonnym i kłopotliwym zadaniem. Wiele firm wybiera do pomiarów wielkogabarytowych skanery laserowe, które zapewniają niezwykle szczegółowe trójwymiarowe obrazy miejsc o złożonych kształtach i geometrii. W porównaniu do tradycyjnych metod pomiarowych, takich jak taśmy miernicze, dalmierze laserowe, aparaty cyfrowe i stacje pomiarowe, skanery laserowe do pomiarów wielkogabarytowych stanowią szybką, prostą i oszczędną metodę przechwytywania milionów punktów danych 3D.

Systemy z pomiarem przesunięcia fazowego emitują wiązkę laserową o znanej częstotliwości („światło emitowane”). Część tej wiązki zostaje odbita z powrotem do systemu („światło wracające”). Faza „światła wracającego” zostaje porównana z fazą znanej częstotliwości, a różnica między dwiema wartościami szczytowymi to „przesunięcie fazowe”. Skanery z pomiarem przesunięcia fazowego uważa się za jedne z najdokładniejszych urządzeń do skanowania laserowego na rynku, ponieważ umożliwiają bardzo szybkie pozyskiwanie danych i generują skany o wysokiej rozdzielczości.

Typowe zastosowania skanerów laserowych do pomiarów wielkogabarytowych:

• Zarządzanie infrastrukturą: dokumentacja 3D do pełnego zarządzania infrastrukturą i projektami modernizacyjnymi
• Kryminalistyka/badanie miejsc przestępstw: obliczanie trajektorii pocisków/krwi, gromadzenie obszernego materiału dowodowego na potrzeby analiz miejsc przestępstw
• Rekonstrukcja wypadków: tworzenie trójwymiarowych modeli na potrzeby analiz przyczyn lub postępowania sądowego
• Budownictwo/inżynieria lądowa i wodna: pozyskiwanie dokumentacji powykonawczej istniejących budynków lub opracowywanie trójwymiarowych modeli do wykorzystania w modelach BIM (Building Information Models)
• Ochrona zabytków: dokumentowanie istniejącego stanu na potrzeby ochrony i renowacji, a także dokumentowanie zabytków historycznych

Zapewnienie solidnych, wszechstronnych narzędzi producentom, dostawcom usług pomiarowych, firmom architektonicznym, inżynieryjnym i budowlanym (AEC), a także organom ścigania i innym podmiotom pozwala im stosować technologię pomiarową 3D w celu poprawy wydajności pracy, zapewniając jednocześnie wysoki poziom dokładności pomiarów, wymagany przez rozmaite zastosowania. Rozwiązania obejmujące przenośne współrzędnościowe urządzenia pomiarowe (CMM) i skanery laserowe 3D umożliwiają gromadzenie dużych ilości danych na potrzeby szczegółowego opisu części. Krytyczne powierzchnie i lokalizacje mogą być mierzone z poziomem niezawodności i szybkością, które są niedostępne w przypadku tradycyjnych narzędzi.

Przenośne współrzędnościowe urządzenia pomiarowe (CMM), takie jak ramiona przegubowe, trakery i systemy obrazowania 3D, pozwalają wykonywać pomiary w trakcie produkcji, umożliwiając pozyskiwanie spójnych i dokładnych danych bezpośrednio na hali produkcyjnej. Rozwiązania z zakresu dokumentacji 3D, w tym trójwymiarowe skanery laserowe, dostarczają użytkownikom dokumentację powykonawczą w kolorze, którą można wykorzystać w dochodzeniach, pracach renowacyjnych i konserwacji zabytków. FARO Technologies jest czołowym producentem wszystkich wymienionych rozwiązań. Korzystając z najnowszych zdobyczy technologii 3D, firma FARO jest w stanie dostarczyć użytkownikom odpowiednie produkty dostosowane do ich konkretnych potrzeb pomiarowych.