RigelScan Super: безупречный 3D‑сканер для реверс-инжиниринга крупных деталей

Инновационный 3D‑сканер для больших проектов | Характеристики и сравнение с альтернативными решениями | Особенности технологии и преимущества | Решаемые задачи: 5 примеров | Итоги: кратко

Доступ к иностранному оборудованию, комплектующим и запасным частям для российской промышленности в последние годы становится все сложнее, при этом чуть ли не каждый месяц возникают все новые трудности. И если первое время можно столкнуться с увеличением финансовых и временных затрат, то в будущем никто не застрахован от полного запрета на ввоз. С другой стороны, процесс импортозамещения не всегда дает ожидаемые результаты.

В этих условиях растет спрос на ремонтно-восстановительные работы и изготовление аналогов деталей импортного производства в машиностроении и других ведущих отраслях. На первый план выдвигаются передовые технологии 3D‑сканирования и реверс-инжиниринга – как наиболее эффективные инструменты воссоздания недостающих запчастей. 3D‑сканер позволяет быстро и с высокой точностью получить математическую трехмерную модель изделия и затем выполнить обратное проектирование в САПР или специализированном ПО (Geomagic Design X, PointShape Design и др.).

Указанные тенденции подтверждаются нашими наблюдениями. Мы все чаще видим, что компании формируют отделы, занимающиеся непосредственно обратным инжинирингом. Если еще недавно мы получали запросы от заказчиков, мало знакомых с 3D‑технологиями, то сегодня можем констатировать, что требования в профессиональном плане выросли, и перед нами все чаще ставят конкретные специализированные задачи.

Инновационный 3D‑сканер для больших проектов

В конце прошлого года в продажу поступил интеллектуальный лазерный 3D‑сканер ZG RigelScan Super. Необычный форм‑фактор и новые технологические решения, зашитые в новом устройстве, заметно выделяют его из представленного на рынке оборудования, к тому же он не имеет доступных в России аналогов. Мы ознакомились с новинкой и пришли к выводу: это идеальный сканер для масштабных проектов реверс-инжиниринга.

RigelScan Super специально разработан для 3D‑измерений крупногабаритных изделий. Благодаря гибкости устройство способно не только получать высокоточные данные сканирования больших и сложных деталей без предварительной подготовки поверхности, но и захватывать объекты в небольшом диапазоне измерений.

Новинка обеспечивает автоматическую и плавную работу и найдет применение в отраслях, где есть потребность в обратном проектировании и контроле качества крупных изделий и оборудования. В первую очередь это:

• производство сельскохозяйственной и строительной техники;

• машиностроение;

• автомобилестроение и автотюнинг;

• аэрокосмическая индустрия;

• горнодобывающая промышленность;

• энергетика;

• литейные производства;

• нефтегазовая промышленность.

Посмотрим, как с помощью RigelScan Super преодолеть трудности, связанные с низким качеством данных при работе с масштабными проектами, сэкономить время и трудовые затраты, а также решить проблемы, связанные с ограниченной мобильностью в сложных условиях на производстве.

Характеристики и сравнение с альтернативными решениями

Для 3D‑измерений крупногабаритных объектов обычно используются приборы следующих типов:

1. стандартные ручные 3D‑сканеры (размер объекта – до 4 м*);

2. портативные 3D‑сканеры с оптическими трекерами (до 12 м*);

3. наземные сканеры (от 10 до 100 м).

*Приводятся параметры оборудования ZG Technology, которое поставляется компанией iQB Technologies

3D‑измерение крупной автомобильной детали устройствами ZG: сравнение RigelScan Super, ручного сканера RigelScan Plus и трекерной системы HyperScan Ultra

Фактически RigelScan Super – ручной сканер, но в сравнении со стандартными устройствами этого типа (далее во избежание путаницы будем называть их «ручные 3D‑сканеры») он примерно на 30% больше. Немного проигрывая ручным приборам в мобильности, новинка показывает себя гораздо более гибким и удобным в эксплуатации решением, чем трекерные или наземные системы.

Рабочий диапазон прибора – от 1 до 15 метров, что превышает возможности сканера с трекером и почти в 4 раза – обычного ручного сканера.

За счет блока лазерного излучения с 51 лазерной линией скорость измерений достигает 3 миллиона 380 тысяч точек в секунду. Класс лазерного источника – 2 (безопасный для глаз). Сканируя с помощью RigelScan Super, мы получим полигональную модель с разрешением 0,1 мм, при этом точность на зону сканирования сканера составляет 0,075 мм. 

На каждый метр перемещения от начальной точки сканирования накапливаемая погрешность составит 15 микрон благодаря наличию встроенной фотограмметрии. Портативные сканеры, не оборудованные системой фотограмметрии, в среднем накапливают погрешность 30‑35 микрон на метр.

Закажите консультацию 3D-экспертов

У RigelScan Super доступны три зоны работы с объектами:

1. близкое расстояние до объекта (как у ручных сканеров) – от 300 до 600 мм;

2. среднее расстояние – от 600 до 1300 мм;

3. дальнее расстояние – от 1300 до 2500 мм.

В каждой зоне площадь измерений будет отличаться. Так, на среднем расстоянии площадка сканирования будет иметь размер 1,1 м на 90 см. По сравнению с ручным сканером мы быстрее выполним работу, поскольку измерим бòльшую площадку за раз, используя при этом гораздо меньше меток.

RigelScan Super, как и все портативные приборы линейки ZG Technology, можно доукомплектовать модулем беспроводного сканирования (в случае с моделью CereScan он входит в комплект поставки).

И о стоимости – last, but not least. В порядке возрастания цены первыми идут ручные 3D‑сканеры, у трекерных стоимость заметно выше, а наиболее дорогие – наземные. Хорошая новость в том, что RigelScan Super немного дороже ручных приборов.

Комплект поставки: сканер, транспортировочный кейс, электронный ключ, кабель USB 8 м, адаптер питания, кабель питания, калибровочная панель, калибровочная штанга, светоотражающие метки, инструмент для удаления меток. Опционально – модуль беспроводного сканирования

Суммируем основные характеристики:

• скорость сканирования: 3 380 000 измерений в секунду;

• источник лазерного излучения (класс – 2М): 51 синяя лазерная линия;

• разрешение: до 0,1 мм;

• точность: до 0,075 мм;

• объемная точность: 0,1 + 0,015 мм/м;

• диапазон размеров сканируемых объектов: от 1 до 15 м;

• общий объем измерений: 4,2 куб. м;

• подключение: USB 3.0;

• рабочая температура:  –10 ~ 40 °C;

• встроенное ПО: RigelScan Scanning Software;

• размеры и вес прибора: 400 х 135 х 75 мм / 1,3 кг.

Особенности технологии и преимущества

1. Калибровка в режиме реального времени

В RigelScan Super реализована уникальная технология – в отличие от ручных сканеров, эта модель не требует предварительной калибровки. Она производится в режиме реального времени за счет калибровочных линеек, которые устанавливаются стационарно на объект сканирования и непосредственно участвуют в процессе оцифровки.

2. Режим оптимизации объемной точности (Galaxy Mode)

В режиме Galaxy обеспечивается оптимизированная объемная точность при сканировании больших деталей. Благодаря масштабированию на калибровочных линейках, а также встроенной фотограмметрии сканер позволяет получать небольшое значение накапливаемой погрешности на метр движения (15 микрон, как уже было сказано).

3. Меньше меток

Преимущество данной модели перед большинством портативных сканеров – в том, что для работы требуется гораздо меньше позиционных маркеров (меток), так как используются другие фокусные расстояния и есть возможность сканирования объектов на длинных дистанциях.

В качестве примера представим идеально ровную стену. Максимальный шаг нанесения меток под ручной сканер – 10 см. Для сканирования квадрата 2 на 2 метра потребуется 400 маркеров. Работая же с RigelScan Super на максимальном фокусном расстоянии, достаточно всего 64 меток, то есть примерно на 85% меньше. Мы не просто экономим метки, самое главное – мы экономим время на подготовку к сканированию и сокращаем общие затраты на весь проект.

4. Отсутствие дополнительного нагрева

Еще одно отличие новинки от ручных или трекерных сканеров – не требуется дополнительного нагрева, то есть дополнительного выхода оборудования в стабильное состояние. Данные постоянно уточняются за счет калибровочных линеек, и независимо от колебаний температуры сканер будет подстраиваться под актуальные показатели в режиме онлайн. Таким образом, пользователь избавлен от выполнения нескольких вспомогательных процедур.   

Решаемые задачи: 5 примеров

RigelScan Super может использоваться для выполнения не только базовых задач – обратного проектирования и контроля геометрии. Большая зона сканирования дает возможность:

• получать 3D‑модели конечных крупногабаритных (в том числе сборных) изделий для оцифровки после последующего размещения или монтажа на новой площадке;

• создавать 3D‑визуализацию архитектурного декора;

• оценивать отклонения стен в строительстве.

В общем, все зависит от вашей фантазии, а простор для нее довольно большой. Вот несколько примеров практического применения нового сканера.

Реверс-инжиниринг опорно-поворотного подшипника

Создание 3D‑модели трубопровода

Контроль геометрии литьевой формы

Контроль геометрии турбины газового распределителя

3D‑визуализация элементов декора

Итоги: кратко

В условиях дефицита комплектующих и запчастей лазерные 3D‑сканеры ZG Technology в комплекте со специализированным программным обеспечением станут высокоэффективным мобильным решением для оперативного воссоздания недостающих деталей на любом производстве. Новая модель RigelScan Super позволит сделать процесс сканирования крупногабаритных комплектующих менее долгим и трудозатратным.

Помимо возможности сканировать объекты большого размера с меньшим, чем у ручных сканеров, количеством меток, новинка предлагает несколько технологических усовершенствований: калибровку в режиме реального времени, режим оптимизации объемной точности, отсутствие дополнительного нагрева. И наконец, RigelScan Super находится в ценовом сегменте ручных устройств 3D‑сканирования.

Статья опубликована 16.01.2025 , обновлена 20.01.2025