Реально доступный 3D‑сканер для метрологов: демонстрация RangeVision PRO

Основные характеристики и функции | Режимы работы 3D-сканера | Процесс сканирования | Совмещение сканов | Постобработка и получение полигональной модели | Заполнение отверстий

Сегодня мы покажем, как работать со стационарным 3D-сканером RangeVision PRO, который недавно пополнил каталог iQB Technologies. Мы впервые продемонстрировали устройство на прошедшей недавно выставке «Металлообработка-2022». Посетители нашего стенда отметили быстроту, удобство и высокое качество сканирования при весьма умеренной стоимости.

Модель достаточно новая, разработана и выпускается российской компанией RangeVision, уже хорошо известной и на отечественном рынке, и за рубежом. Это по-настоящему доступное промышленное решение метрологического класса, а также первый российский 3D-сканер, утвержденный Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии как тип средства измерения. 

С уходом западных поставщиков из России такое решение для метрологии, применимое практически в любой отрасли, представляется нам достойной альтернативой. RangeVision PRO эффективно выполняет задачи реверс-инжиниринга (например, воссоздание отсутствующих или сломанных деталей и комплектующих) и контроля качества.

Основные характеристики и функции

RangeVision PRO оснащен тремя типами оптики: на малую, среднюю и большую зону сканирования. У сканера отличные характеристики точности: погрешность измерений на малую зону составляет до 20 микрон. Оптика – 6-мегапиксельная, меняется довольно быстро.

У прибора съемный магнитный блок корпуса, на котором установлена вся компоновка сканера, – левая и правая камеры и проектор.

Калибруется все в ручном режиме по подсказкам в программном обеспечении, которое идет в комплекте. Естественно, ПО русифицировано. Присутствуют полезные функции (помимо сканирования) – по обработке сканов, по измерениям с помощью примитивов. Также можно быстро посмотреть нужные размеры без сравнения детали с эталоном.

RangeVision PRO – оптический 3D-сканер. Проектор проецирует структурированный свет на детали, камера фиксирует все отклонения проецируемого изображения на деталь и формирует облако точек, по которому мы получаем геометрию изделия.

Впоследствии облако точек обрабатывается для получения полигональной модели, которую можно выгрузить для последующей обработки с целью обратного проектирования или контроля геометрии.

Режимы работы 3D-сканера

У сканера есть несколько режимов работы. Базовый позволяет делать некоторое количество снимков, собирать облако точек для последующей сшивки. Таким образом, одиночными снимками можно сканировать объекты до 5 метров без использования меток (если мы говорим про какую-то уникальную геометрию сканируемого изделия).

Если геометрия довольно простая и повторяющаяся или для сканирования крупных объектов нам требуется точная сшивка, мы можем использовать метки (маркеры). По ним 3D-сканер определяет свою систему координат в пространстве.

Третий режим работы – с поворотным столом, который идет в комплекте. Соответственно, в этом режиме зона сканирования ограничена столом. Здесь также есть возможность сканировать по маркерам. Маркеры бывают двух видов: для больших и маленьких объектов.

Рассмотрим поближе объект сканирования – лопатку:

Процесс сканирования

3D-сканирование происходит путем запуска в программе нужного нам режима. Мы будем сканировать на поворотном столе.

Подбираем выдержку под камеры. Если деталь двухцветная и нужно поставить разную выдержку на две камеры, включается режим HDR. Так мы сможем сканировать, допустим, светлые матовые детали и одновременно темные, отражающие и глянцевые.

Запускаем 3D-сканирование. Я заранее прописал алгоритм снимков, то есть на какой угол будет поворачиваться стол при каждом снимке сканера. Либо можно указать количество снимков за полный поворот стола, которые нужно сделать сканеру. Таким образом мы делаем нужное нам количество фиксаций сканов, и после этого обрабатываем полученные данные и создаем полигональную сетку.

То, что вы видите на мониторе, – это облако точек:

Совмещение сканов

Мы отсканировали одну сторону детали, и теперь мы ее переворачиваем, запускаем новую группу сканирования. Ее мы будем совмещать с предыдущей группой сканов. Совмещение происходит либо по общей геометрии, либо по меткам (если они есть на детали), в автоматическом или ручном режиме.

По результатам сканирования была включена настройка автоматической регистрации (то есть автоматического совмещения групп сканирования между собой). Обе стороны нашей детали предварительно совместились.

Постобработка и получение полигональной модели

Далее переходим в режим обработки полученных данных и выполняем следующие действия:

1. преобразуем облако точек в полигональную сетку,

2. выбираем функцию удаления мелких фрагментов, шумов и различного мусора, захваченного при сканировании,

3. немного оптимизируем границы сканов,

4. предварительно делаем финальное совмещение всех кадров,

5. смотрим среднее отклонение по совмещению – у нас получилось 32 микрона.

Теперь запускаем создание полигональной сетки. Результатом работы стала следующая модель:

Если ее приблизить и переключить вид, то видно, что она состоит из треугольников.

Выгружаем полученную модель в формате STL или OBJ (если мы сканировали с текстурой).

Заполнение отверстий

Программный интерфейс также позволяет заполнить пустоты (недосканированные участки), если они есть, сгладить модель, отсечь ненужные участки и т.д. Как пример, заполним отверстия на нашей модели. Заполнение происходит методом аппроксимации по находящейся рядом поверхности. Также можно выбрать, как мы хотим заполнить отверстие – плоскостью либо с помощью определенной кривизны.

Мы завершили процесс 3D-сканирования и первичной обработки данных. После этого 3D-модель можно экспортировать в специализированное ПО и выполнять поставленную задачу – контроль геометрии или реверс-инжиниринг изделия.

Оставьте заявку на демонстрацию 3D-оборудования

Статья опубликована 01.07.2022 , обновлена 30.11.2022