ММК Спецтехнология ЛА 2013

Использование лазерных сканеров для получения цифровой модели участка или цеха завода

Лазерные сканеры, используемые в геодезических приборах, позволяют в кратчайшие сроки создать максимально точные и подробные цифровые модели механообрабатывающих участков и цехов. ЗD-модель можно использоваться для решения задач обратного проектирования, инспектирования (сравнения модели, полученной методом лазерного сканирования, и проектной модели, выявления величин отклонений и характера их распределения), уточнения конструкторской документации, построения обратных чертежей и планов. Готовая модель может быть передана и различные системы автоматизированного проектирования: AutoCAD, PDS (Intergraph) и др.

Так, при создании трехмерной цифровой модели участка сталеплавильного цеха было проведено его сканирование и получен массив из 4 200 000 точек, который в полной мере отразил псе объекты производства. Участок работ представлял собой часть стены цеха, на которой были закреплены трубы и различные металлические конструкции, а также расположенную у этой стены съемную крышку сталеплавильного резервуара (рис. 5.84). Время сканирования — 4 часа.

Рис. 5.84. Участок цеха, по которому была создана трехмерная цифровая модель

Сканирование осуществлялось лазерным сканером Trimble GS200. Измерительная головка автоматически поворачивалась в обеих (горизонтальной и вертикальной) плоскостях. Скорость сканирования достигала 5000 измерений в секунду. Плотность достигала десятков точек на 1 см2 поверхности.

Для геодезической привязки точечной модели использовался электронный тахеометр. Точечная модель объекта была ориентирована в заданной системе координат. Погрешность сшивки — 7,7 мм. Время, которое потребовалось на этот этап — один час.

Полученную ЗD-модель можно экспортировать в CAD-cистемы для дальнейшей обработки. Ее можно использовать для решения задач обратного проектирования, инспектирования (cpaвнения модели, полученной методом лазерного сканирования, и проектной модели, выявления величин отклонений и характер их распределения), уточнения конструкторской документации, построения обмерных чертежей и планов. На основании такой модели можно выполнять работы по проектированию и модернизации оборудования.

Готовая модель может быть передана различные системы автоматизи-

рованного проектирования AutoCAD, PDMS (AVEVA), PDS (Intergraph).

Трехмерная модель цеха или его участков позволяет решать задачи обучения персонала, прогнозирования нештатных ситуаций, мониторинга и т. д.

Отметим, что сама оцифровка происходит сравнительно быстро, но последующий процесс перевода автоматически полученных данных в конечное изображение может занять много времени (прежде всего это относится к системам с точечной проекцией).

К сожалению, невозможность участия художника в процессе оцифровки не позволяет расставить акценты, например, более подробно отобразить определенную часть объекта, или, наоборот, приводит к получению детализированных моделей, занимающих слишком много места и требующих значительных мощностей для их обработки.

Лазерный микрометр

Бесконтактный лазерный микрометр обеспечивает измерение различных изделий типа горячих объектов, мягкие/хрупкие предметы, которые не могут быть измерены обычными методами. Он позволяет автоматизировать процесс измерения при производстве или контроле проводов, прутков, труб, машин и механизмов, электронных элементов и т. д. В качестве примера назовем лазерный микрометр TLSM 100.

Он позволяет выполнять непрерывное автоматическое измерение или, если необходимо, разовые измерения вручную. При выходе за предел предусмотренного максимального и минимального значения может быть предусмотрена подача звукового сигнала. Диапазон измерения: 0,2—30 мм Точность измерения: t мкм Дисплей: цифровой Дискретность: 0,0001 мм Предусмотрена возможность измерения внешнего размер, зазора или щели, вычисления среднего, максимального и минимального значения, и также подача сигнала если размер находится на верхнем или нижнем пределе. Вес контроллера 4 кг, остальной аппаратуры (передатчика, приемника, установочного основания) — 3,0 кг.

Трехмерные контактные сканеры с чувствительным пьезодатчиком

Трехмерные контактные сканеры с чувствительным пьезодатчиком, например P1CZA Р1Х-30, P1X-4, позволяют отсканировать различные объекты, в том числе модели из мягких и прозрачных материалов, для дальнейшего создания цифрового ЗD-изображения, которое может редактироваться и обрабатываться на персональном компьютере.

Инфракрасная оптическая измерительная система

Инфракрасная оптическая измерительная система позволяет с высокой точностью определить ЗD-координаты точек на сложных криволинейных поверхностях в большой рабочей зоне. Измерения производятся с помощью ручного щупа. По массиву точек замеров создается математическая модель поверхности. В качестве примера инфракрасной оптической системы приведем портативную координатно-измерительную установку Preseon 1000 (рис. 5.85). Полученное «облако точек» передается в PowerlNSPECT, где производится начальное базирование, выбор системы координат, сравнение результатов измерений с исходной CAD-моделью.

Система может работать в двух режимах: сравнивая результаты измерения с математической моделью изделия (по CAD-моделям), и проводя традиционные геометрические измерения без использования ЗD-моделей. Графическая визуализация результатов измерения на экране монитора дает возможность мгновенного получения информации о каждой проконтролированной точке. Отчет о результатах измерений может генерироваться автоматически в различных форматах и быть настроен в соответствии с действующими на предприятии правилами.

Системы машинного зрения

Промышленные системы машинного зрения позволяют про изводить бесконтактные измерения геометрических размеров и формы заготовок, деталей и готовой продукции в процессе производства непосредственно на конвейере или в производственной линии. Измерение производится с помощью цифровых промыт ленных видеокамер, установленных в соответствии с условиями базирования объекта и схемой измерений. Специализированные модули подсветки увеличивают оптический контраст изображения и обеспечивают устойчивость системы к изменению условии внешнего освещения (рис. 5.86).

С помощью типовой системы машинного зрения, включающей черно-белую или цветную видеокамеру, осветительные приборы, фотоэлектрический или лазерный датчик положения и промышленный компьютер, можно организовать стопроцентный автоматический контроль следующих параметров:

•наличия всех сборочных единиц;

•точности установки деталей;

•комплектности сборки;

•отсутствия внешних повреждений;

•наличия маркировки;

•правильности упаковки.

Рис. 5.86. Контроль брака системой машинного зрения