Как выбрать 3D-сканер для контроля качества

Приветствуем вас! Сегодня рассказываем о том, как выбрать 3D-сканер для инспекции качества на производстве и проверки состояния деталей ответственных узлов в эксплуатации.

Источник: capture3d.com

В этом обзоре пойдет речь о современных технологиях, которые применяют для контроля качества на разных этапах производства. А также об используемых устройствах и их особенностях.

 Определения

Источник: metrology.news

Контроль или инспектирование качества — мероприятия, направленные на сопоставление параметров продукции на разных этапах изготовления с эталонными значениями. При обнаружении отклонений от нормы, выявляют причину и корректируют производственный процесс. Использование метрологических устройств для измерений позволяет автоматизировать и стандартизировать процессы контроля качества на предприятиях. 

Источник: metrology.news

Контроль геометрии входит в состав мероприятий инспекции качества. Задача предполагает определение формы и размеров объекта. Из полученного при сканировании облака точек формируется трехмерная модель исследуемого объекта, которая затем соотносится с заданной моделью. 

Важность мероприятий по контролю качества 

Источник: capture3d.com

Автоматизация процессов при помощи метрологических 3D-сканеров значительно экономит время. Ручные методы позволяют проводить выборочное тестирование изделий из целой партии. В случае проверки большого количества изделий, время производства увеличится во много раз. При использовании современного оборудования становится возможным контроль качества каждой единицы продукции без потери времени. 

В ряде областей инспекция качества без применения 3D-сканеров невозможна. Определить износ элементов сложной техники: турбин, деталей крупногабаритного транспорта и других объектов можно только сравнив их с эталонными чертежами, находящимися в закрытом доступе у производителей. Решением проблемы в такой ситуации может быть сканирование объекта и передача данных в компетентную организацию, например — производителю. 

Способы контроля геометрии изделий

Источник: sudonull.com

Кроме ручных замеров геометрии существует множество автоматизированных способов, каждый из которых подходит для решения определенных задач. Проверку проводят с помощью следующего оборудования:

• 3D-сканеров: лазерных, оптических;
• Фотограмметрических приборов;
• КИМ — контрольно-измерительных машин;
• Систем технического зрения;
• Манипуляторов с сенсорами.

Пример применения технического зрения:

Ручные замеры

Источник: mitutoyo.com

Разовые измерения предметов несложной формы производят вручную. На производственных участках многих крупных заводов такую технологию уже не используют, в силу неточности и низкой производительности. 

Источник: metrology.news

Мобильные 3D-сканеры быстро и точно предоставляют требуемую для анализа информацию: размеры, форму, фактуру, цвет. 

Использование координатно-измерительных машин (КИМ)

Источник: metrology.news

Принцип работы координатно-измерительных машин: щуп движется по разным геометрическим осям, касаясь поверхности объекта. Прибор фиксирует точки соприкосновения в системе координат и сохраняет данные в цифровом формате. Программа формирует модель и сопоставляет ее с эталонным образцом. После этого создает отчет о соответствии или расхождении заданных параметров. 

Преимущество КИМ — возможность получить данные из труднодоступных участков, например — глубоких отверстий. Оптические сканеры не всегда справляются с задачами такой сложности. Технология работы координатно-измерительных машин предполагает физическое перемещение зонда по всей поверхности детали, что занимает немало времени. 

Таким образом, сильная сторона КИМ — возможность измерения деталей сложной геометрии и высокая точность. Слабая сторона — очень медленная, по сравнению с оптическим сканирующим оборудованием, работа.

Измерения при помощи лазерных и оптических 3D-сканеров 

3D-сканеры работают по принципу анализа отраженного от объекта света. Обрабатывая информацию о нем, они быстро собирают данные — миллионы точек за несколько секунд. 

Использование фотограмметрии

В процессе фотограмметрии происходит сопоставление множества фотографий объекта, сделанный с разных сторон. Затем программа строит трехмерную модель на базе снимков. Процесс может потребовать участие оператора.

Технологию можно использовать в качестве инструмента инспекции качества, но только в сочетании с трехмерным сканированием, для получения точных результатов. 

3D-сканер с зондом

Источник: 4thdimension.gr

Ручные оптические КИМ — координатно-измерительные приборы и 3D-сканеры в одном корпусе. Высокая скорость 3D-сканеров совмещена в них с точностью и умением сбора информации в труднодоступных местах, которые свойственны КИМ. 

Устройства оснащены зондом, являющимся частью общей конструкции или отдельным прибором. Пример такого устройства — Scantech TrackScan-P22.

Преимущества 3D-сканеров для инспекции качества

Источник: 3d-scantech.com

При проверке качества, измерения современными 3D-сканерами имеют ряд преимуществ, по сравнению с традиционными способами:

• Сканеры собирают больше информации;
• Более высокая точность данных, в большинстве случаев;
• Автоматизация оцифровки объектов;
• Информация сразу готова к использованию.

Выбор 3D-сканера для контроля качества

Открыть в полном размере.

Выбор начинают с определения параметров объектов сканирования. В зависимости от их размера и подбирают тип устройства:

• стационарное — настольный, напольный сканеры;
• мобильное — ручные приборы.

Для оцифровки крупногабаритных предметов, больше десяти метров по любой оси — зданий, водного и воздушного транспорта, — применяют времяпролетные сканеры. Использование портативных 3D-сканеров, работающих на базе структурированной подсветки или лазеров, будет малоэффективно: долго и недостаточно точно.

Компактные контрольно-измерительные машины (КИМ) с микронной точностью собирают данные с неровных поверхностей. Их также используют, когда требуется провести базовые измерения по нескольким точкам.

Стационарные оптические и лазерные 3D-сканеры с напольным или настольным размещением отлично справляются с оцифровкой объектов в размерном диапазоне 0,1-0,5 м. Если нужно быстро получить результаты, можно обратиться к некоторым моделям ручных лазерных приборов.

При сканировании небольших предметов лучшие результаты показывают настольные сканеры высокой точности, в комплекте с мультиосевым столом. Они бывают 2 видов: универсальные и стоматологические. Задача стоматологических 3D-сканеров — оцифровка зубных слепков в высоком разрешении. Устройства оснащены поворотными платформами, на которых предусмотрено крепление необходимых аксессуаров. Универсальные сканеры, как правило, оборудованы мультиосевым поворотным столом. Преимущества приборов — точная передача формы и размера объектов, в том числе сложной геометрической формы.

Ручные сканеры с лазерной подсветкой используют для работы с предметами в диапазоне 0,1-0,5 м в следующих случаях:

• требуется регулярное сканирование;
• объект не подлежит транспортировке;
• нет места для установки стационарного аппарата;
• сложная для захвата оптическими приборами поверхность: светоотражающая, слишком темная. 

Кроме размеров объекта, на выбор сканера влияет еще ряд моментов: требуемая точность, допустимая погрешность, важность наличия метрологических характеристик.

Кейсы

Использование 3D-сканера при разработке вагонов метро

Используемые фотограмметрические приборы не устраивали заказчика по ряду причин:

Работа занимала больше времени, так как приборы недостаточно мобильны и удобны для сканирования крупногабаритных предметов. 

На результат влиял ряд внешних факторов: освещение, свойства поверхности объекта. Для получения высокоточных данных некоторые детали необходимо было обрабатывать матирующими веществами, что весьма трудоемко. 

В целом, эффективность использования таких устройств гораздо ниже. 

При выборе оборудования для проверки качества китайский производитель остановился на модели Scantech HSCAN771.

Компактный 3D-сканер HSCAN 771 с фотограмметрической системой MSCAN быстро и точно собирает данные, он подходит для инспекции объектов крупного и среднего размера.

Сильные стороны:

1. Прибор автоматически выравнивается по меткам, без помощи дополнительных устройств, роботизированной руки или трекеров;

2. Оптимизирован для работы с крупногабаритными объектами;

3. Можно сканировать одновременно несколькими приборами, ПО объединяет данные.

После сканирования и сравнения результата с эталонной моделью, в сканированном объекте устраняют обнаруженные отклонения, затем его сканируют еще раз. Процесс повторяют до полного соответствия.

Автопром: CFD-анализ камеры сгорания двигателя

Computational Fluid Dynamics — метод вычислительной гидродинамики. Специальная программа производит расчеты, на основании которых моделируют взаимодействие газов и жидкостей с поверхностями. При помощи 3D-сканера можно собрать необходимые для анализа данные.

Кейс демонстрирует использование 3D-сканера Scantech PRINCE775 для инспекции поверхности крышки цилиндров двигателя, ее формы и качества обработки. 

Когда заказчик изготавливал крышку, он обратил внимание на изменение внутренней структуры камеры сгорания, и рассчитывал определить значения отклонений при помощи оцифровки.

Результаты измерений методами, которые использовали раньше, не устраивали заказчика.

Контактные и фотограмметрические устройства не справлялись с некоторыми сложными участками объекта, а обычные 3D-сканеры недостаточно точно оцифровывали мелкие детали.

Лазерный 3D-сканер PRINCE775 имеет отличный набор функций для удобной и эффективной работы.

• Два режима сканирования, которые автоматически переключаются в зависимости от разрешения и скорости.
• Возможность объединения данных, полученных в разных режимах сканирования.
• Моментальную фиксацию отклонений, с точностью до 0,03 мм.

Изображение, полученное при сканировании в режиме синего лазерного луча.

Высокая детализация достигается благодаря работе пяти параллельных синих лазерных лучей и камеры с высоким разрешением, снимающей 120 кадров в секунду. В режиме одного луча прибор захватывает самые труднодоступные участки.

Результаты сравнения.

Выявление несоответствий.

Время оцифровки:

• Установка стикеров — 2 минуты;
• Сканирование — 10 минут;
• Обработка информации — 10 минут;
• Общее затраченное время — 22 минуты.

Заключение

Источник: faro.com

Современная промышленность требует новых технологий, которые позволят предприятиям увеличить производительность и гарантировать стабильно высокое качество продукции на конкурентном рынке. 

3D-сканирование оптимизирует производственные процессы на различных этапах: от разработки, до инспекции качества готового продукта. 

Закажите 3D-сканеры для контроля качества в Top 3D Shop и сделайте ваш бизнес эффективнее.