Download - Curs 11 - Scanarea 3d
1
Solutii pentru Solutii pentru scanare si scanare si digitizaredigitizare
Prezentare: Prof. dr.ing. Liviu Crisan
2
CuprinsCuprins
Ce este scanarea 3D Inginerie reversibila (Reverse engineering) Sensori Tipuri de sisteme de achizitie Sistemele Renishaw Metode de scanare Functii software Aplicatii Studii de caz
3
Ce este scanarea 3D?Ce este scanarea 3D? Scanarea suprafeţelor, sau digitizarea, este o metoda prin care se achiziţionează informaţii despre
o suprafaţa 2D sau 3D necunoscuta. Datele achiziţionate pot fi folosite pentru crearea programelor NC sau fişierelor CAD. Scanarea a apărut ca o necesitate în urma măsurărilor 3D, din dorinţa de a achiziţiona un număr mare de puncte într-un timp scurt. Dacă la măsurarea în coordonate cu MMC, achiziţia punctelor se face discret, palpatorul părăsind suprafaţa palpată după ce coordonatele punctului au fost achiziţionate, la scanare palpatorul rămâne în contact cu suprafaţa achiziţionând un nor de puncte dispus pe linii de scanare.
Puncte Puncte achiziţionatachiziţionat
ee
Suprafaţă Suprafaţă de scanarede scanare
Linii de Linii de scanarscanar
ee
Pasul de Pasul de scanarescanare
Pasul de Pasul de achiziţionare achiziţionare a punctelora punctelor
(x(x11, y, y11, z, z11))
(x(xnn, y, ynn, z, znn))
4
Procesul de proiectare Procesul de proiectare
Fabricatie
Produs final
Idea
Conceptul de proiectare
Proiectare in detaliuCAD / CAM
programe CNC
INGINERIA REVERSIBILA (Reverse engineering)INGINERIA REVERSIBILA (Reverse engineering)
5
Procesul de Procesul de fabricatiefabricatie inversa (reversibila) inversa (reversibila)
Fabricatie
Produs final
Idea
Conceptul de proiectare
Proiectare in detaliuCAD / CAM
programe CNC
Start
Start
Fabricatie Fabricatie inversa inversa
(reversibila)(reversibila)
6
Procesul de Procesul de inginerieinginerie inversa (reversibila) inversa (reversibila)
Inginerie Inginerie
reversibila reversibila
((ReverseReverse
EngineeringEngineering))
Start
Start
Fabricatie
Produs final
Idea
Conceptul de proiectare
Proiectare in detaliuCAD / CAM
programe CNC
7
De ce avem nevoie de De ce avem nevoie de inginerie reversibila ?inginerie reversibila ?
• un proiect nou bazat pe un model existent
• un model sau prototip realizat manual
• un proiect vechi care nu are desene
• reproducerea unor componente
• reconstructia unor scule
• rapid prototyping
8
Metode de inginerie reversibilaMetode de inginerie reversibila
• Masurarea manuala a componentelor
• Inregistrarea manuala a perechilor de coordonate XYZ ale punctelor de interes
• Scanarea automata a coordonatelor XYZ ale punctelor de interes
9
SenzoriSenzori
• Cu palpare mecanica
• Scanare analogica
• Scanare Laser
• Sisteme video
10
SenzoriSenzori
Capete cu palpare mecanica Avantaje :
• Foarte precise • Costuri reduse• Forte de palpare mici
Desavantaje :• Achizitie a datelor lenta
11
SenzoriSenzori
Palpare analogicaAvantaje :-
• Precise• Achizitie rapida a
datelor• Densitate mare a
datelor achizitionateDezavantaje :
• Posibilitati de deviere a palpatorului in jurul probei
12
SenzoriSenzori
Capete de palpare Laser
Avantaje :• Achizitie rapida a datelor• Palpare fara contact• Utilizabile in cazul probelor
din materiale moi
Dezavantaje :• Limitare pe directia Z • Probleme la scanarea
suprafetelor reflective• Pas fix• Probleme la scanarea
suprafetelor verticale
13
SCANARE PROFIL 2D
SCANARE 3D
14
Achizitia de precizie a suprafetelor 3DAchizitia de precizie a suprafetelor 3D
Masurarea suprafetelor 3D
Capete analogice
Capete cu triangulatie
15
Sisteme opticeSisteme optice
Reflexii interioare
Fatete inclinate / Pereti abrupti / MuchiiZone in care pot aparea probleme la utilizarea
capetelor Laser
16
Sisteme opticeSisteme opticePrecizie / calitate
Model din plastic utilizat pentru scanare
Exemplu de scanare pe masina de scanare Cyclone
Imagine rezultata in
urma scanarii
17
Sisteme opticeSisteme opticePrecizie/ Calitate Scanarea cu contact
208,611 puncte in 1hr. 29min.
Scanarea Laser380,345 puncte in 27min.
18
Sisteme opticeSisteme opticePrecizie/ Calitate
Scanare cu contact208,611 puncte in 1hr. 29min.
Scanare Laser 380,345 puncte in 27min.
2.0mm
Achizitia Laser+0.051mm
Achizitia Laser-0.027mm
19
Sisteme opticeSisteme optice Fatete inclinate / Pereti abrupti / Muchii
Directii de scanare
Intarziere la scanarea unei muchii
Intarziere la scanarea unei muchii
Piesa
20
Sisteme opticeSisteme optice Fatete inclinate / Pereti abrupti / Muchii
Scanare in doua directiiMarire 10mm x 15mm
Scanare intr-o singura directie
Marire 10mm x 15mm
Scanarea dupa doua directii a
a avut un rezultat mai slab calitativ
decat scanarea dupa o singura
directie.
21
Sisteme opticeSisteme optice
Zone adanci
Zonele adanci vor avea ca rezultat aparitia unor erori datorate
reflexiilor eronate.
22
Sisteme opticeSisteme optice
Focus
Dimensiunea razei
Diametrele uzuale ale razelor
100m to 500m
Piesa de scanat
Infasuratoarea profiluluiUrma detectata de Laser
Directie de scanare
23
Timpul total de achizitie Timpul total de achizitie si procesare a datelorsi procesare a datelor
Achizitia datelor Timpul de scanare pentru o piesa corect aleasa va fi mai mic decat
timpul necesar in scanarea prin palpare cu contact. Timpul de scanare pentru o piesa incorect aleasa va fi mai mare
decat timpul necesar in scanarea prin palpare cu contact.
Procesare datelor Prelucrarea datelor poate fi mai lunga datorita procesului
suplimentar de filtrare necesar.
Timpul necesar operatorului Procesul de indepartare a datelor eronate este de cele mai multe
ori mare consumator de timp.
24
Piese ideale pentru scanarea LaserPiese ideale pentru scanarea Laser Piese cu relief mic:
Monede Nasturi Medalii Matrite de stantare Matrite pentru hartie
Piese cu suprafete rotunjite si fara zone abrupte: Piese de caroserie auto Spoilere Aripi Lame
Piese moi: Produse din cauciuc Produse flexibile Probe din argila Piese fragile si valoroase
25
Piese nepotrivite pentru Piese nepotrivite pentru scanarea cu capete scanarea cu capete LaserLaser
Piese stralucitoare care nu pot fi acoperite cu vopsea mata
Piese cu muchii drepte
Piese adanci cu muchii abrupte
26
Sisteme de achizitie a datelorSisteme de achizitie a datelor
MMC
Masina unealta
Masina de scanare
27
Sisteme de achizitie a datelorSisteme de achizitie a datelor
Masina unealta
Avantaje :-• Masina exista deja in dotare• Viteza atunci cand exista integrare• Familiara utilizatorului• Posibilitati de scanare a suprafetelor mari
Dezavantaje :-• Masina nu prelucreaza cand scaneaza• Viteza mica de scanare
28
Sisteme de achizitie a datelorSisteme de achizitie a datelor
MMC
Avantaje:-• Masina poate avea capacitate de stocare a datelor mare • Posibilitati de scanare a volumelor mari • Posibilitati de generare a fisierelor de prelucrare pe masini NC• Precizie mare Dezavantaje:-
• Achizitie lenta a datelor• Doar putine MMC au posibilitati
de scanare
29
Sisteme de achizitie a datelorSisteme de achizitie a datelor
Masina de scanare
Avantaje:-• Viteza mare de achizitie a datelor• Posibilitati de utilizarea palpatoarelor foarte fine – rezolutie mare• Posibilitati de generare a fisierelor de prelucrare pe masini NC• Construita in scop de scanare
Dezavantaje:-• Zona mai limitata de scanare• Limitare in digitizarea datelor
30
CycloneCycloneMasina de scanareMasina de scanare
Sistem independent de scanare.Posibilitati de scanare cu contact & non-contact
• Performante 1000 - 3000 mm/min• Mai mult de 1000 puncte/secunda.
31
SistemulSistemul TRACECUT TRACECUT
MU
CAD
Cyclone
MU
32
•Sistem PC si Windows
•TRACECUT software utilizat pentru toate sistemele de digitizare si scanare Renishaw
•TRACECUT software gestioneaza intregul proces de fabricatie reversibila de la achizitia datelor la fabricatie.
•Sistemul permite utilizarea a:• Peste 100 de sisteme de achizitie a datelo• Peste 85 post procesoare pentru masinile unealta CNC• Peste 15 formate CAD
SSoftware TRACECUToftware TRACECUT
33
Digitizarea modelului din mai multe
orientari
Tracecut model
(suprafata generata)
Model Tracecut Suprafata infasuratoare
Metode de scanareMetode de scanare
34
Prezentarea datelorPrezentarea datelor
Puncte
achizitionate
Suprafata
infasuratoare
35
Prezentarea datelorPrezentarea datelor
Sectiuni Z
Suprafata generata
36
Prelucrarea datelorPrelucrarea datelor
Manipularea datelor
Iesiri CAD
Generarea fisierelor masina
37
Manipularea datelorManipularea datelor
Generare model pozitiv/negativ
dupa o oglinda in jurul axei Y
38
Manipularea datelorManipularea datelor
Scalare / Rotatie / Oglinda
39
Manipularea datelorManipularea datelor
Scalare / Translatare / Combinare
40
TRACECUT software TRACECUT software - - optioptiuunnii CAD CAD
41
Aplicatii ale sAplicatii ale scancanariiarii
Scanarea are multe aplicatii care se adreseaza diferitelor sectoare
industriale
O selectie a celor mai importante aplicatii este prezentata in continuare.
42
AplicatiAplicatiii Auto Sticle si capace Ciocolata si confectii Monede Incaltaminte Bijuterii / Cadouri Domeniu medical Ambalare Confectionarea modelelor Rapid prototyping Jucarii
43
AplicatiAplicatiiiAuto
Scanarea unei chiulase
Scanarea camerei de combustie, generarea in oglinda si apoi translatarea pentru a produce intreaga chiulasa
44
AplicatiAplicatiiiAuto
Arbore cotit (model)
Model executat dupa datele achizitionate prin scanare
Datele achizitionate
45
AplicatiAplicatiii
Sticle si capace
Piese originale si imagini scanate
46
AplicatiAplicatiii
Figurine de ciocolata
47
AplicatiAplicatiii
Matrite pentru monede sau medalii
48
AplicatiAplicatiiiPantofi
49
AplicatiAplicatiii
Bijuterii
+ =2,831,862
puncte achizitionate
2,225,866puncte
achizitionate
50
AplicatiAplicatiii
Cadouri
Reproducere a unei placi cu de talii fine
51
AplicatiAplicatiiiDomeniu medical
• Timp 4hr. 7min.• 206,495 puncte
52
AplicatiAplicatiii
Domeniu medical
Articulatie93,414 puncteTimp 44mins
374,061 puncteTimp 3hr. 45mins
53
AplicatiAplicatiiiConfectionarea
modelelorModelul unui
butuc principal, modificat manual si apoi scanat in vederea obtinerii
unui alt model
Detaliu a modificarii
Imagine a noului model
54
AplicatiAplicatiii
Jucarii
607,289 puncte achizitionate in 5hr. 8min.
Date originale proiectate pe o sfera pentru a crea un nou model