Краткий тур по 3D‑измерениям вместе с ZG Technology

Что такое 3D‑измерения и где они применяются | Какие решения для 3D‑измерений предлагает ZG Technology | Ручные лазерные 3D‑сканеры | Лазерные 3D‑сканеры с оптическим трекером | Фотограмметрия | Портативная КИМ с обратным позиционированием | Итоги: кратко

Решения для трехмерных измерений, к которым относятся 3D‑сканеры, стремительно завоевывают такие сферы, как производственный сектор, неразрушающий контроль, контроль качества и образование. По данным Research And Market, в условиях вызванного COVID‑19 кризиса мировой рынок 3D‑сканеров оценивался в 4,6 млрд долларов США в 2020 году. По прогнозам, рынок достигнет пересмотренного значения 7 млрд долларов США к 2027 году при ежегодном росте на 6,3% в течение анализируемого периода 2020-2027.

3D‑сканирование является одной из самых новых технологий трехмерных измерений. Однако благодаря своей непревзойденной производительности в плане скорости измерений, портативности, адаптивности и целостности данных, 3D‑сканеры получают все более широкое признание.

Сегодня мы проведем краткий тур по возможностям 3D‑измерений на примере продукции китайской компании ZG Technology. Почему выбор пал именно на этого производителя?

1. Линейка включает широкий ряд приборов, от доступного ручного 3D‑сканера до мощной системы измерений с оптическим трекингом, а также фотограмметрию и портативную КИМ. Три модели ручных лазерных 3D‑сканеров ZG Technology внесены в Госреестр средств измерений РФ.

2. Уникальные разработки ZG – например, первый в мире ручной 3D‑сканер, не требующий меток и трекера, и технология мгновенного захвата координат отверстий.

3. Высокая скорость измерений – до 2,9 млн точек в секунду.

4. Большой выбор 3D‑устройств как для новичков, так и для продвинутых специалистов.

5. Привлекательная альтернатива западным решениям, недоступным в настоящее время на российском рынке.

Данный материал поможет вам разобраться в процессе 3D‑измерений и понять, как оптимизировать контроль качества и реверс-инжиниринг с помощью продуктов ZG.

Закажите консультацию 3D-экспертов

Что такое 3D‑измерения и где они применяются

3D‑измерения – это метрологический процесс, в котором используются различные типы измерительных инструментов для сбора данных о поверхности физических объектов (формы, текстуры, геометрия или цвет). Полученная информация служит основой для создания цифровых 3D‑моделей из облаков точек высокой плотности или сеток из треугольников. 

Эти трехмерные данные могут быть в дальнейшем обработаны и использованы для обратного проектирования или контроля качества, сохранены в цифровом архиве, перенесены в физическую реальность с помощью 3D‑принтера, включены в техническую документацию и многое другое.

Для создания высококачественной продукции, соответствующей определенным стандартам и оптимально работающей в течение долгого времени, проектировщикам, отделам разработки продуктов и инспекторам контроля качества необходимо использовать решения для трехмерных измерений, чтобы правильно оценить объект в 3D.

Получив все измерения физических характеристик объекта в 3D‑формате, производители могут обеспечить идеальную подгонку деталей друг к другу, оптимизировать конструкции и допуски, улучшить технологические процессы и оснастку, а также сократить расходы, связанные с браком, отзывом продукции и простоем производства.

Каким компаниям следует применять 3D‑измерения? Если коротко, любой производитель может извлечь выгоду из этой технологии для своих рабочих процессов, разработки продукции и контроля качества. 3D‑измерения используются во многих отраслях промышленности, среди них:

• аэрокосмическая промышленность;

• транспорт и автомобилестроение;

• потребительские товары;

• образование;

• тяжелая промышленность;

• здравоохранение;

• сохранение культурного наследия;

• нефтегазовая промышленность;

• гидроэнергетика.

3D‑измерения также играют важную роль в аддитивном производстве. Оборудование для трехмерных измерений может ускорить прототипирование, поскольку пользователям не нужно создавать физические прототипы с нуля.

Какие решения для 3D‑измерений предлагает ZG Technology

Традиционные решения для трехмерных измерений представлены контактными измерительными инструментами, которые собирают 3D‑данные о поверхности объекта посредством физического контакта. К ним относятся координатно-измерительные машины (КИМ), шарнирные манипуляторы и базовые инструменты типа штангенциркулей, калибров и т.д. У этих подходов есть немало недостатков.

Контактные измерительные приборы собирают информацию о поверхности объекта поточечно, и для достижения хорошего качества измерений этот процесс может потребовать массу времени. Мягкие или упругие изделия (резиновые или пластиковые) при обмере они могут деформироваться даже при незначительном воздействии контактного прибора, что приводит к получению неточных результатов. Более того, использование решений для контактных измерений зависит от навыков и эффективности пользователей, поэтому может быть трудно обучить персонал работе с такими сложными системами, как КИМ.

3D‑сканеры основаны на технологии бесконтактных измерений. Они могут захватывать форму, геометрию, текстуру и цвет объектов без физического контакта, обеспечивая непревзойденную скорость и портативность измерений, а также точность и надежность получения данных.

Ниже рассмотрены некоторые из лучших 3D‑сканеров и других измерительных решений, предлагаемых ZG Technology.

Ручные лазерные 3D‑сканеры

ZG RigelScan эффективно сканирует объекты с темной или блестящей поверхностью

Портативный лазерный сканер проецирует на объект лазерные линии, которые деформируются в зависимости от формы объекта. Камеры сканера фиксируют лазерные точки на объекте, угол смещения лазерного луча и рассчитывают пространственную информацию на основе принципа триангуляции. Положение сканера в пространстве определяется по позиционным меткам (маркерам), нанесенным на поверхности объекта. Хорошие примеры ручных лазерных 3D‑сканеров ZG Technology – серии AtlaScan, RigelScan, CereScan и ZGScan.

Помимо моделей 3D‑сканеров, использующих позиционирование по меткам, компания ZG Technology разработала MarvelScan – первый в мире портативный лазерный 3D‑сканер, не требующий трекера и меток. Благодаря уникальной технологии позиционирования монокуляра Inside-Out во время всей процедуры сканирования оператору MarvelScan не нужно наклеивать маркеры на объект, благодаря чему значительно повышается портативность и упрощается процесс калибровки.

Лазерные 3D‑сканеры с оптическим трекером

Портативный лазерный 3D‑сканер HyperScan Plus с модулем беспроводного сканирования

Аппаратная часть системы оптического 3D‑сканера включает оптический трекер и ручной лазерный 3D‑сканер в прочном корпусе, оснащенном маркерами. В процессе сканирования оптический трекер будет отслеживать маркеры на сканере и определять положение сканера в пространстве. Таким образом, нет необходимости размещать позиционные метки на измеряемой детали, что не только повышает удобство эксплуатации ручного сканера, но и обеспечивает мгновенное сканирование на месте. 

3D‑сканеры серии ZG HyperScan с интеллектуальным оптическим трекером не предъявляют высоких требований к условиям работы и расположению детали: ее можно сканировать и проверять прямо на производственной линии.

Фотограмметрия

Фотограмметрия PhotoShot Lite в работе вместе со сканером AtlaScan

Технология фотограмметрии использует кодированные метки и сшивает несколько изображений объекта в разных положениях. Затем система фотограмметрии триангулирует точки на изображениях для определения их местоположения в трехмерном пространстве.

В решениях ZG системы фотограмметрии используются вместе с 3D-сканерами для быстрого получения исключительно точных и повторяемых данных 3D-сканирования крупногабаритных объектов.

Портативная КИМ с обратным позиционированием

Портативные устройства контактных 3D‑измерений, такие как шарнирные манипуляторы, или так называемые измерительные руки, осуществляют захват поверхности объекта при помощи щупа и генерируют 3D‑данные на основе энкодеров. В процессе измерений манипуляторы должны быть зафиксированы на поверхности, поскольку они очень чувствительны к вибрациям и другим внешним факторам, которые могут повлиять на качество данных. Кроме того, им не достает гибкости: это касается и мест, где проводится измерение, и размера объекта, т.к. длина руки создает ограничение.

MarvelProbe

Портативная КИМ с обратным позиционированием MarvelProbe, разработанная ZG Technology, интегрирует функциональность фотограмметрии в систему контактных измерений. Это не только способствует улучшению объемной точности ручных сканеров в крупных проектах, но и обеспечивает новые гибкие и портативные измерения в производстве пресс-форм, при регулировке приспособлений и в ходе монтажных работ, причем без ограничений, которые есть у манипуляторов.

Итоги: кратко

Как вы могли заметить, устройства ZG Technology способны кардинально изменить правила игры в индустрии 3D‑измерений. 3D-сканеры ZG позволяют повысить общее качество продукции и ее эксплуатационную надежность. Они также дают возможность сократить сроки разработки и контроля качества продуктов, чтобы как можно быстрее выпускать их на рынок. А в эпоху Индустрии 4.0 инструменты для 3D‑измерений, установленные на роботе, – просто бесценная конфигурация, которую можно включить в систему автоматизированного контроля качества на производстве.

Статья опубликована 18.08.2022 , обновлена 18.01.2024