IPAR ÉS FORMATERVEZÉS |
A térbeli képalkotás alapvető eszközei a különböző eljárásokkal dolgozó, úgynevezett háromdimenziós szkennerek és mérőgépek. A szkennerek és a mérőgépek közötti alapvető különbség, hogy a szkennerek nem létesítenek fizikai kapcsolatot a vizsgált tárggyal. A optikai szkennerek, melyek lézer, vagy fehér fénnyel dolgoznak, a fény visszaverődését felhasználva alkotnak képeket, vagyis egy tetszőleges koordinátarendszerben elhelyezhető térbeli pontfelhőt hoznak létre.
Az optikai szkennerek a látható fény tartományában dolgoznak. Mérésre a visszavert fény erősségét és a kontrasztok eltérését használják fel oly módon, mely módszer alapja a klasszikus háromszögelési elv. A szkenner két fő egysége a videokamera és a projektor. A projektor kontrasztrácsot vetít úgy, hogy egyre vékonyabb sávokból álló „fény-sötét” hálót vetít a tárgyra. A fényerősség, a kontrasztrács határterületeinek változása összehasonlítási adatokat hoz létre. A beesési és visszaverődési szög különbsége adja meg a tárgy adott pontban mért alakját és kiterjedését. A különbségek alapján történő átlagolási elv torzítás nélküli adatokat eredményez, vagyis a 2 dimenziós fényképezőgépekkel (például a lencserendszer torzítása nagylátószögű optika esetén) ellentétben tökéletes, adattorzulás nélküli mérési eredményeket kapunk.
A fény–sötét kontraszttal végigpásztázott tárgy adatait, a visszaverődő fényt egy vagy több színes, digitális kamera rögzíti, attól függően, hogy mono, vagy sztereo berendezésről van szó. A digitális kamera képalkotó lapkájától, vagyis a CCD-től függően változik a kapott kép felbontása, a tárgy digitális másolata. A Breuckmann szkennerek felbontása típustól függően 1,4 megapixeltől a 6 megapixelig terjed. A színadatok fogadása az optikai rendszer beállításától függ: a kontraszt, a tónus beállításai a digitalizált adaton jelentkeznek.
A tökéletes színadat eléréséhez szükséges a tárgy semleges, globális fénnyel történő bevilágítása.
A kamera látószöge csak egy adott méretű részlet befogadására képes, mely területet a lencsék cseréjével növelhetünk akár 600x600mm-ig is, vagy csökkenthetünk 90x90mm-ig. A munkaterület változásával fordítottan arányosan a pontosság is változik.
A tárgyról készült szkennelések egy szoftver segítségével kerülnek összeillesztésre a felületek közös pontjai alapján.
A 3 dimenzióba helyezett X, Y, Z koordinátájú pontokat a program összeköti, egy felülethálót illeszt a kapott pontokra. A keletkező, kis háromszögekből álló 3 dimenziós modell már jól jellemzi a beszkennelt eredeti tárgy alakját.
SMARTscan a szkenner és annak működési elve |
Több helyen törött alkatrész |
Fehér porral lefújva, hogy a szkenner a becsillanó részeket is mérni tudja |
Szkennelés: kontrasztrács vetítése a munkadarabra |
Autóalkatrész szkennelés közben |
A létrehozott kész modell felhasználási lehetőségei:
- végezhetünk fizikai méréseket
- felhasználható szimulációs modellként, vagy kiinduló 3 dimenziós modellként
- a modellek kiválóan alkalmasak virtuális adattárak létrhozására
- segítik a gyártási munkálatokat
- szerszámpályatervezés, szerszámtervezés, öntvénytervezés stb.
- digitális adattár a K+F számára
- A szkennelt adat feldolgozása
Az akár több tucat szkennelést a műszer saját programja illeszti össze egyesével, elöször a közös felületrészeken általunk megadott kotrollpontok alapján, majd pedig bonyolult matematikai számítások segítségével. A 3 dimenzióba elhelyezett X, Y, Z koordinátájú pontokat a program összeköti, felülethálót illeszt a kapott pontokra. A keletkező, háromszögekből álló 3 dimenziós modell már jól jellemzi a beszkennelt eredeti tárgy alakját. - Editálás GEOMAGIC Studio szoftverrel
A végleges szkennelt modell háromszög felületekből áll, mely pusztán összehasonlító elemzésekhez megfelelő. Annak érdekében, hogy a modellt ipari felhasználásra is alkalmassá tegyük az editálás folyamatának vetjük alá azt, vagyis a mért adatokból mérésekre, újratervezésre, látványtervezésre alkalmas 3D modellt készítünk a Geomagic szoftverrel: kijavítjuk az alkatrész hibáit, befoltozzuk azokat a részeket, ahova a szkenner nem láthatott be az tárgy alaksajátosságai miatt. - Reverse Engineering
A szkennelt modell alapján lehetőség van a kérdéses darab újratervezésére, melyre például akkor lehet szükség, ha egy sérült alkatrészről nincs semmilyen dokumentáció, de szükség lenne az újragyártására. - A további felhasználás területei
- Méretellenőrzés: a Geomagic Qualify szoftvere által végzett analízis az esetlegesen sérült, vagy hibás alkatrész mért adatai alapján készített modellt veti össze az eredeti CAD tervvel. Színkódokkal ellátott térképet készít a modell eltéréseiről, ezeket a pozitív és negatív eltéréseket grafikonon, diagramon ábrázolja. A modellre síkot illesztve az eltérésvizsgálatot metszetekre is elvégzi.
- A modell elmenthető más programokkal kompatibilis fájlként (*.3ds, *.stl, *.ply, *.dxf, *.iv, *.iges stb.) így elérhetővé válik a 3D tervezésre specializálódott programok számára lehetővé téve az újratervezést, szerszámpályatervezést, végeselem analízis elvégzését
- Bár a 3D tervezőprogramok láttatni engedik a létrehozott tárgyakat, a renderelt látványképekkel jól mutatják a műszaki alkatrészek leendő formáit, néha szükség van makettre vagy modellre. A 3D modellből az egyes gyorsprototípus gyártó technológiák segítségével ezek nagy precizitással elkészíthetők.
 |
A szkennelt adatok össze-illesztését a Breuckmann smartSCAN saját szoftvere végzi. Első lépésben |
 A modell színtérképe az eltérésekről pozitív |
 A modellre vetített munkasík metszetek |
 Diagram az általános eltérésekről |
 Eloszlás diagram az eltérésekről |
 |
Az analízis eredményeinek összefoglalása táblázatokban |
