Chcete mít jistotu, že vaše produkty odpovídají detailním požadavkům zákazníků? Nespoléhejte jen na ruční metody kontroly rozměrové přesnosti, ale využijte 3D měření a získejte tak dokonalou rozměrovou charakteristiku daného předmětu.
3D měření je jednou z nejnovějších technologií používaných v metrologii, tedy ve vědě o měření. Je to proces, při kterém se shromažďují 3D data o objektech, včetně jejich tvaru, velikosti a barvě za účelem konstrukce digitálních trojrozměrných modelů. Jinými slovy, 3D skenery, které se na měření používají, replikují fyzické objekty v digitálním prostoru. Tyto 3D modely lze poté použít pro reverzní inženýrství nebo kontrolu kvality, případně je archivovat pro budoucí digitální reference, zahrnout do technické dokumentace nebo vrátit předmět zpět do fyzického světa pomocí 3D tiskárny.
Ve skutečnosti může 3D měření zefektivnit vývoj produktů a kontrolu kvality do takové míry, že to, co dříve trvalo dny, ne-li týdny, nyní trvá jen několik hodin. Díky tomu mohou kontrolní týmy provádět analýzy hlavních příčin chyb rychleji a identifikovat tak problémy ještě dříve, než ovlivní hlavní výrobní série. S vysoce přesnými inspekčními zprávami lze výrazně zjednodušit práci na dílech jakékoli velikosti nebo složitosti.
Každý podnik, který vyrábí produkty, může z trojrozměrného měření těžit, ať už při vývoji produktů nebo při následné kontrole kvality. 3D měření hraje zásadní roli také v aditivní výrobě, známé jako 3D tisk. Trojrozměrné měření se používá v mnoha různých odvětvích jako jsou například automobilový průmysl, aerokosmonautika, zdravotní péče nebo při výrobě elektřiny. I když se jedná o poměrně novou metodu, pokročilá metrologická zařízení, včetně řešení 3D měření, aktuálně směřují do fáze významného růstu.
Čím více rozměrů, tím lépe
U jakéhokoli fyzického objektu můžeme změřit jeho výšku, šířku, hloubku, průměr a obvod, v závislosti na jeho tvaru. Předmět má ale ve skutečnosti řadu dalších rozměrů k měření, můžou to být nelineární hrany nebo úhly.
Zejména ve strojovém vidění platí, že čím více informací o daném objektu máme, tím kvalitnější rozhodovací analýza proběhne. V některých případech si firmy vystačí pouze s 2D prostředím, ale jindy je znalost třetího rozměru nezbytná. Zachycením všech rozměrů mohou výrobci zajistit, že díly jsou navrženy správně, že do sebe budou zapadat, můžou optimalizovat návrhy nebo zlepšit inženýrské procesy a snížit tak náklady spojené se zmetkovitostí, stažením produktů a prostoji ve výrobě.
Nejčastější způsob měření třech rozměrů, který se používá u strojového vidění, je takzvaná laserová triangulace. To je metoda využívající triangulaci pro měření 2D a 3D parametrů výrobků. Ta probíhá tak, že se výrobek nasvětlí světelnou linkou, obvykle laserem, a takto vzniklá světelná stopa se nasnímá. Pomocí kalibrace kamerového systému se následně vypočte poloha světelné stopy v prostoru a změří se požadované parametry či zkontroluje geometrie. Měření může probíhat při statické pozici objektu, ale i při rotaci. Přesnost měření dosahuje výborných výsledků s odchylkami maximálně 0,01 milimetru.
Jak vybrat měřící systém?
Měřící systémy mají několik parametrů, které je při jejich výběru vhodné zvážit. Existují univerzální 3D měřící systémy, takzvané skenery, nebo systémy na míru. První levnější a snadnější variantu lze využít zejména u jednodušších průmyslových úloh. U těch složitějších mohou ale univerzální skenery narážet na své limity. Nemusí splňovat požadovanou vysokou přesnost nebo nebudou schopné změřit tvarově složité výrobky případně nebudou stoprocentně fungovat za specifických podmínek, například při vysokých teplotách výrobků. V těchto případech je nutné zvolit systém na míru.
V závislosti na potřebách firmy je důležité zvážit také rychlost skenování. Ty s vysokou rychlostí pořídí až tisíce skenů za sekundu, ale následná prezentace výsledků obvykle probíhá na zprůměrovaných výsledcích. Ztratí se tedy detaily z měření. Zatímco systémy s nižšími rychlostmi skenování pořídí jen stovky skenů za sekundu, ale každý z nich je prezentován s požadovanou přesností.
Pro zaručení správné funkčnosti 3D měřících systémů je nutná jejich kalibrace. To je proces, během kterého se kamerové systémy nastaví na práci v požadovaném měřícím prostoru s předepsanou přesností. K tomu jsou určeny 3D kalibrační přípravky, takzvané kalibry, které se vloží do měřícího prostoru a s jejích pomocí se požadované měřící parametry nastaví. Pro správné fungování měřících systémů je nutné tyto kalibrace provádět pravidelně, jejich frekvence se pak stanovuje na základě specifických podmínek dané průmyslové úlohy.
3D skenování nebo 3D tisk?
Někdy dochází k záměně pojmů mezi 3D skenováním a 3D tiskem. Trojrozměrné skenování s tiskem však ve skutečnosti tvoří výkonnou kombinaci pro rychlé prototypování a reverzní inženýrství ve všech odvětvích.
Výrobci například urychlí vývoj svých produktů nebo procesy zpětného inženýrství naskenováním dílu, provedením změn v 3D souboru a následným použitím 3D tiskárny k vytvoření fyzického modelu nově navrženého dílu.
Použit 3D skenování při následném 3D tisku je mnohem jednodušší než vytvářet prototypy od začátku. Místo toho, aby se společnosti musely potýkat s přizpůsobováním fyzických prototypů na základě každé změny designu, mohou uživatelé naskenovat část, provést jakékoli úpravy a odeslat nový model k tisku. Pracovní postupy aditivní výroby nebyly nikdy tak snadné.
