В сфере современных технологий 3D-сканирование стало мощным инструментом с широким спектром применения. Но что именно представляет собой 3D-сканирование?
Contents
Как работает 3D-сканер?
По своей сути, 3D-сканер – это устройство, которое фиксирует форму и внешний вид реальных объектов, создавая цифровую модель. Этот процесс включает в себя захват данных с объекта, включая его размер, цвет и текстуру. Но где эта технология находит свое место в промышленном мире? Давайте разберемся.
Что такое 3D-сканирование
3D-сканирование – это процесс преобразования физического объекта или среды в точную цифровую модель. Это достигается с помощью 3D-сканера, устройства, которое использует различные технологии, такие как лазеры или структурированный свет, чтобы измерить физические характеристики объекта.
Вот как это работает:
- Сканер излучает луч света или лазера на объект.
- Свет или лазер отражается обратно в датчик сканера.
- Сканер измеряет время, которое потребовалось для возвращения луча, и использует эту информацию для определения расстояния до различных частей объекта.
- Этот процесс повторяется множество раз, пока не будет собрана информация обо всем объекте.
- Все эти данные затем обрабатываются с помощью специализированного программного обеспечения для создания трехмерной модели объекта.
Читайте более подробную информацию о методах и лазерном 3d-сканировании на нашем блоге.
Промышленное использование 3D-сканеров
От автомобильной до аэрокосмической промышленности – множество отраслей пользуются преимуществами технологии 3D-сканирования.
Обратное проектирование
Еще одно важное применение 3D-сканирования – обратный инжиниринг.
Пример из практики: Автомобильная промышленность
Возьмем, к примеру, автомобильную промышленность. Они используют 3D-сканеры для проверки деталей и узлов, гарантируя высокое качество производимых автомобилей.
Воссоздании Ford GT40 компания CP Tech
Современное оборудование от SHINING 3D в сочетании с программным обеспечением Verisurf открывает новые возможности для оцифровки исторических автомобилей и создания их точных реплик. Например, при воссоздании Ford GT40 компания CP Tech успешно применила 3D-сканер FreeScan UE 11. Эта технология идеально подходит для сканирования блестящих и отражающих поверхностей, что позволяет создать высококачественные модели для дальнейшего производства.
В статье также подробно рассказывается о сотрудничестве CP Tech и Sautter Historic Racing – компании, специализирующейся на создании реплик и реставрации знаменитых исторических автомобилей. Их плодотворное взаимодействие помогает воскресить исторически значимые автомобили, возвращая их на гоночные треки.
Использование ручной 3D-сканер EinScan Pro 2X Plus для реставрации BMW E9
Сохранение исторически значимых автомобилей стало значительно проще с появлением 3D-сканирования. Возможность получить точные параметры каждой детали автомобиля помогает в диагностике и реставрации. Например, Rebelliontech OÜ, эстонская компания по восстановлению автомобилей, успешно использовала ручной 3D-сканер EinScan Pro 2X Plus для реставрации BMW E9.
Привезенный из Германии BMW E9 пробыл несколько лет в сарае и был существенно разобран. Большинство деталей были утеряны, даже значительная часть кузова отсутствовала. Предыдущий владелец начал восстановление автомобиля, но по неизвестным причинам остановил процесс.
В таких условиях 3D-сканер стал незаменимым инструментом. Благодаря опыту реставрации другого BMW E9, Раймо, сотрудник Rebelliontech, смог эффективно использовать EinScan Pro 2X Plus для создания точных моделей отсутствующих деталей, что значительно упростило процесс восстановления этого исторического автомобиля.
Контроль качества и инспекция
Одно из основных применений 3D-сканеров в промышленности – контроль качества и инспекция.
Пример из практики: Аэрокосмическая промышленность
Например, в аэрокосмической промышленности старые детали самолетов, на которые отсутствует цифровая документация, подвергаются обратному инжинирингу с помощью 3D-сканеров для создания точных моделей CAD.
3D-контроль качества лопастей летательных аппаратов
Аэрокосмическая компания, производящая лопасти самолета из высокотемпературных сплавов с помощью обработки на станках с ЧПУ, столкнулась с задачей качественного контроля. По завершении производственного процесса необходимо было гарантировать, что отклонение между изготовленной лопастью и проектными данными не превышает 0,04 мм.
Ранее для контроля использовались традиционные трехкоординатные измерения, однако они оказались недостаточно эффективными: такие измерения позволяют контролировать только определенные точки, не охватывая всю поверхность изделия.
В ответ на эту проблему компания применила метрологический 3D-сканер OptimScan-5M Plus от SHINING 3D. Это устройство на основе синего света позволяет получить 3D-данные всей детали за несколько минут. Результаты сканирования представляют собой сотни тысяч точек, полученных с поверхности детали, что обеспечивает более надежный и эффективный контроль качества, позволяя своевременно обнаруживать любые отклонения от проектных параметров.
Быстрое прототипирование
3D-сканирование произвело революцию в процессе быстрого создания прототипов.
Пример из практики: Производственная промышленность
На производстве прототипы можно быстро отсканировать и откорректировать в цифровом формате перед массовым производством, что экономит время и ресурсы.
Например, компания Fullermoto сократила время производства на 25% по сравнению с традиционным методом, используя технологию 3D-сканирования и печати. Они работали над редизайном двухдверного автомобиля Lincoln Continental 1967 года выпуска, используя многофункциональный ручной 3D-сканер EinScan Pro 2X Plus от SHINING 3D.
В процессе работы над автомобилем, команда отсканировала интерьер, в частности, пространство для ног, где были установлены большие динамики. Старые панели для ног уже не подходили, поэтому команда решила провести 3D-сканирование панелей, чтобы создать индивидуальные панели для этого необычного автомобиля.
Типы промышленных 3D-сканеров
Хотя существует множество типов 3D-сканеров, мы остановимся на двух наиболее часто используемых в промышленности.
Промышленные лазерные 3D-сканеры
Лазерные 3D-сканеры используют лазерное излучение для получения деталей объекта.
FreeScan Trak Pro2
Портативная оптическая система измерения координат FreeScan Trak Pro2 является идеальным метрологическим инструментом для контроля качества и 3D контроля. Система состоит из 2 частей: самый портативный 3D-сканер TE25 и панель слежения FreeTrak. Панель FreeTrak динамически отслеживает сканер Сканер TE25 благодаря своим мишеням для отслеживания, без необходимости вручную размещать маркеры на сканируемом объекте. Отсутствие маркеров экономит время и делает процесс 3D-сканирования более плавным.
Система FreeScan Trak Pro2 имеет 3 лазерных линейных режима сканирования — 50 пересекающихся лазерных линий обеспечивает высокоскоростное и высокоточное сканирование, 7 параллельных лазерных линий для очень мелких деталей, 1 одиночная лазерная линия для сканирования глубоких отверстий. Скорость сканирования достигает 3,070,000 точек/с, и одновременно обеспечивает исключительную точность до 0,023 мм, что идеально для повышения эффективности в метрологических применений.
Кстати, широкий и расширяемый диапазон слежения FreeScan Trak Pro2 позволяет измерять объекты разных объемов и поверхностей без ущерба для точности или необходимости традиционных скачков в процессе сканирования.
Если нужны только конкретные данные, используйте дополнительный щуп FreeProbe для создания геомегических объектов для быстрого осмотра или измерения без получения данных о сетке, что оптимизирует процесс оптического сканирования для более быстрого и удобного рабочего процесса контроля.
FreeScan Trio
FreeScan Trio, метрологический 3D-сканер с 3 камерами 5 мегапикселей, является первым лазерным 3D-сканером, работающим без маркеров. Это большой прогресс в области лазерного 3D-сканирования. FreeScan Trio утвержден Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии как тип средства измерения.
FreeScan Trio задает новый стандарт скорости и эффективности благодаря режиму с 98 лазерными линиями, которые дают возможность сканировать без маркеров. Скорость сканирования составляет до 3 010 000 точек/сек. Угол обзора 650 x 580 мм предлагает высокую эффективность. Одновременно с гладким опытом сканирования, высокая тосность до 0,02 мм стабильно обеспечена.
Универсальность у вас под рукой благодаря 4 режимам сканирования и встроенной фотограмметрии. С помощью трех 5-мегапиксельных камеров самые сложные детали и максимально возможное количество данных об объекте можно легко собрать. Без преувеличения сказать, что FreeScan Trio идеален для любых ваших промышленных проектов.
FreeScan UE Pro
3D-сканер SHINING 3D FreeScan UE Pro – это компактный ручной 3D-сканер, который сочетает технологии лазерного 3D-сканирования и фотограмметрии. Он разработан для получения высокодетализированных моделей крупных объектов и может использоваться в различных отраслях промышленности, включая энергетику, машиностроение, автомобильную и аэрокосмическую промышленность, а также на железнодорожном транспорте. FreeScan UE Pro утвержден Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии как тип средства измерения.
Основные характеристики 3D-сканера FreeScan UE Pro включают вес в 840 грамм, синий лазер и интегрированный фотограмметрический модуль, который повышает точность и скорость работы устройства. Точность сканирования достигает двух сотых миллиметра, а скорость сканирования – один миллион восемьсот пятьдесят тысяч точек в секунду.
Сканер поддерживает три основных режима работы: быстрое сканирование крупных объектов, высокоточное сканирование и оцифровку глубоких выемок и труднодоступных поверхностей. Благодаря возможности сканировать объекты с темной и отражающей поверхностью, он позволяет отказаться от использования матирующих спреев, что ускоряет процесс оцифровки.
Одним из преимуществ FreeScan UE Pro является его встроенный модуль фотограмметрии, который позволяет работать без кодированных мишеней. Это делает его идеальным инструментом для контроля точности, обратного проектирования, аддитивного производства и кастомизации дизайна.
Лазерный 3D-сканер SHINING 3D AutoScan Inspec
3D-сканер SHINING 3D AutoScan Inspec представляет собой метрологический инструмент, который использует технологию структурированного света для создания высокодетализированных и точных 3D-сканов объектов. Он оснащен программным обеспечением, которое облегчает постобработку и экспорт 3D-моделей в различные форматы файлов. Этот 3D-сканер идеально подходит для различных задач, включая обратное проектирование, контроль качества и дизайн продукции.
Основные характеристики 3D-сканера AutoScan Inspec включают:
- Синий светодиодный источник света: 3D-сканер использует синий светодиодный источник света в технологии структурированного света. Синий светодиодный свет обладает высокой стабильностью длины волны, что обеспечивает более точное и плавное сканирование. Благодаря большей длине когерентности, синий светодиодный свет сохраняет качество луча на большом расстоянии, что позволяет более последовательно и точно сканировать небольшие объекты.
- Сверхвысокое разрешение и детализация: 3D-сканер разработан для съемки с ультравысоким разрешением и детализацией, что делает его пригодным для широкого спектра приложений. Сканер обладает высоким разрешением сканирования, способным улавливать мелкие детали и небольшие особенности.
- Модульная конструкция: 3D-сканер имеет модульную конструкцию, что означает, что он состоит из нескольких отдельных компонентов, которые можно легко собирать и разбирать. Это обеспечивает гибкость и приспособляемость сканера к различным потребностям и условиям сканирования.
Сферы применения 3D-сканера AutoScan Inspec включают обратное проектирование, контроль качества и дизайн продукции. Он может использоваться для сканирования мелких объектов с высокой точностью, а также объектов со сложной геометрией, таких как органические формы и поверхности свободной формы.
Промышленные 3D-сканеры со структурированным светом
3D-сканеры со структурированным светом, с другой стороны, используют световые и темные шаблоны для считывания трехмерной формы объекта.
Подробная информация про 3D-сканирование с использованием технологии структурированного света.
OptimScan-5M Plus
OptimScan-5M Plus — это высокоточный 3D-сканер с узкополосным источником синего света и модернизированным промышленным объективом высокого разрешения. Три комплекта промышленных линз высокого разрешения используются в зависимости от размера объекта, что делает его более гибким и адаптируемым. Он широко применяется в реверс-инжиниринге и контроле качества.
Точность одного снимка может достигать 0,005 мм, сканер имеет функцию обнаружения вибрации, что эффективно обеспечивает высокую точность и качество данных. Диапазон сканирования достигает 300 мм×400 мм. Функция HDR помогает сканировать высококонтрастные объекты для получения более полных данных(такие как черно-белые объекты) .
Система интегрируется «в один клик» модуль автоматического выравнивания маркеров и глобальный контроль отклонений GREC модуль, который эффективно снижает ошибки совмещения для получения качественных данных с высокой точностью.
EinScan Pro HD
3D-сканер SHINING 3D EinScan Pro HD – это профессиональный ручной 3D-сканер, который обеспечивает высокую точность сканирования. Он превосходит по цене американские и европейские аналоги, при этом обладая отличным функционалом. EinScan Pro HD утвержден Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии как тип средства измерения.
Основные характеристики EinScan Pro HD включают объемную точность 0,3 мм/м, точность сканирования от 40 мкм, зону сканирования 209х160 мм – 310х240 мм и скорость сканирования до 3,000,000 точек/сек. Источник света сканера – LED, а вес устройства составляет 1,13 кг.
Сканер оснащен различными режимами выравнивания, включая маркер, текстуру, геометрию, гибрид, ручное и маркер на поворотном столе. Цветное сканирование доступно как опция с дополнением Color Pack.
EinScan Pro HD может использоваться в различных сферах, включая инженерию, искусство и медицину. Он способен сканировать различные объекты, включая темные матовые поверхности, глянцевые или прозрачные объекты (при использовании матирующего спрея), а также объекты сложной формы.
EinScan Pro 2X 2020
EinScan Pro 2X – это портативный 3D-сканер, который отличается компактным и эргономичным дизайном, весит около 1 кг и легко помещается в руке. Максимальный диапазон одиночного сканирования составляет 225 x 170 мм, что позволяет быстро сканировать средние по размеру детали. Скорость сканирования может достигать 1 500 000 точек/с.
EinScan Pro 2X обладает высокой точностью (до 0,04 мм) и предлагает четыре варианта сканирования, а также различные методы выравнивания для множества приложений. Возможности сканирования можно расширить, установив один из доступных наборов для модернизации – Color Pack или Industrial Pack.
Сканер оснащен высококачественной оптикой, позволяющей собирать данные с максимальной точностью до 0,05 мм в ручном режиме и 0,04 мм в фиксированном режиме. Благодаря расстоянию между точками 0,2 мм (в ручном режиме) и 0,16 мм (в фиксированном режиме), устройство может генерировать данные с высоким разрешением.
EinScan Pro 2X использует технологию структурированного света для точного сканирования небольших и средних объектов. Этот тип технологии требует использования источника светодиодного света. Устройство работает только при подключении к ПК через USB-кабель.
Сканер подходит для работы как в помещении, так и на открытом воздухе. При использовании его во внешних условиях лучше укрыть его от солнечного света с помощью специального чехла. Таким образом, конечный результат не будет подвержен воздействию прямого света.
Промышленный 3D-сканер с гибридными источниками света
Некоторые сканеры используют по крайней мере 2 виды светы для больше адаптивности.
FreeScan Combo серия
3D-сканер SHINING 3D FreeScan Combo и FreeScan Combo+ – это многофункциональный ручной сканер с гибридной подсветкой, включающей голубой лазер и инфракрасный VCSEL.
FreeScan Combo утвержден Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии как тип средства измерения. FreeScan Combo обладает высокой точностью сканирования до 0,02 мм и имеет удобные размеры (193 x 63 x 53 мм) и вес (620 г). Сканер подключается через USB 3.0 и работает при температуре от -20 до +40℃. В 2024 году мы обновили Combo и дали Combo+ способность в быстрее сканировании. Скорость FreeScan Combo+ достигает 3,600,000 точек/c.
FreeScan Combo предлагает четыре режима работы для разных вариантов сканирования: многострочное, однострочное, точное сканирование и инфракрасное сканирование. Это делает его универсальным инструментом для различных задач.
Сферы применения 3D-сканера SHINING 3D FreeScan Combo серии включают метрологический контроль, реверсивное проектирование, аддитивное производство и другие области промышленности и науки. Он может быть использован в автомобильной промышленности, аэрокосмической отрасли, железнодорожном секторе, тяжелой промышленности, при производстве пресс-форм и литейных форм, а также в медицинской промышленности и практике.
Основные преимущества 3D-сканера SHINING 3D FreeScan Combo включают высокое качество 3D-сканирования в разных режимах, высокую скорость/производительность 3D-сканирования и удобную эргономичную форму. Однако стоит отметить, что, несмотря на его универсальность, сканер FreeScan Combo подойдет только профессионалам, из-за достаточно высокой стоимости.
EinScan HX
В гибридный ручной 3D сканер EinScan HX инновационно интегрированы синий светодиодный свет и синий лазер, что делает EinScan HX совместимым с более широким диапазоном размеров объектов, удовлетворяет самые разнообразные потребности пользователей. Сканирование со светодиодной подсветкой обеспечивает быстрое 3D-сканирование. Лазерное сканирование, которое менее чувствительно к окружающему свету, обеспечивает лучшую производительность отражающей и темной цветной поверхности.
Скорость обработки EinScan HX в режиме Rapid Scan составляет до 1 200 000 точек/секунду. Большой угол обзора 420 мм*440 мм обеспечивает эффективность. В сравнении с другими лазерными 3D-сканерами, встроенная цветная камера в EinScan HX придает возможность захватить полноцветную текстуру.
Многолинейный лазер в режиме Laser Scan производит сканирование большинства объектов а считанные минуты для обратного проектирования, CAD/CAM, 3D печати и т. д. Высокое разрешение и точность до 0,04 мм отвечают потребностям большинства промышленных применений для обратного проектирования и измерений. EinScan HX утвержден Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии как тип средства измерения.
Заключение
По сути, 3D-сканирование преобразует промышленность, предоставляя множество преимуществ – от контроля качества до быстрого создания прототипов. По мере развития этой технологии ее потенциальное применение в различных отраслях промышленности будет только расширяться, что приведет к более эффективным, точным и рентабельным операциям.
Часто задаваемые вопросы
Каковы основные преимущества использования 3D-сканеров в промышленности?
3D-сканеры обеспечивают множество преимуществ, включая, но не ограничиваясь, контроль качества, обратное проектирование, быстрое создание прототипов и инспекция производства.
Как работает лазерный 3D-сканер?
Лазерные 3D-сканеры работают путем проецирования лазерного излучения на поверхность объекта и использования датчика для обнаружения отраженного лазерного света.
В каких отраслях обычно используются 3D-сканеры?
3D-сканеры широко используются в различных отраслях промышленности, включая автомобильную, аэрокосмическую, производственную, строительную и многие другие.
Как 3D-сканирование используется для контроля качества?
3D-сканеры используются для проверки деталей и узлов, сравнивая отсканированные данные с исходным проектом для обеспечения точности и качества.
