3.7.Методы бесконтактного сканирования

Метод бесконтактного сканирования позволяет преобразовывать любой физический объект в трехмерную CAD-модель независимо от материала, геометрических размеров или цвета. В основе метода лежит принцип лазерной триангуляции. Полосковый лазерный датчик позволяет объединить методы облучения и считывания для того, чтобы фиксировать трехмерные данные. Он проектирует линию лазерного излучения на объект, а телекамера визирует линию, когда та появляется на поверхности. Специализированная интерфейсная система преобразует телевизионное изображение линии в систему трехмерных координат со скоростью около10000 единиц за секунду. В результате лазерного сканирования получается плотное облако трехмерных координат, которое в точности характеризует поверхность объекта.

Для работы с лазерным сканером не требуется высокой квалификации. Оператор держит лазерный датчик так, чтобы линия лазерного излучения появилась на объекте. Затем он перемещает датчик по всей поверхности объекта, а полученные данные передаются и отображаются в реальном времени на экране компьютера.

Известным производителем лазерных сканеров является компания «3D Scanners Ltd», которая производит портальные лазерные сканеры «Replica», портативные лазерные сканеры «ModelMaker» и измерительную головку «Reversa», устанавливаемую непосредственно на координатно-измерительные машины или на станок с ЧПУ.

Область применения этих устройств:

1•Реверсивный инжиниринг (реинжиниринг), то есть создание объемной компьютерной 3D-модели по физическому прототипу с последующей передачей данных в любую CAD-систему.

2•В инструментальном производстве обеспечивается изготовление штампов и пресс-форм по данным измерения.

3.8.Лазерные трекеры

Для сканирования крупногабаритных изделий используются лазерные трекеры. Лазерный трекер измеряет трехмерные координаты вокруг себя или по выбранному фрагменту с помощью абсолютного дальномера, который поворачивается по вертикали и горизонтали. Измерения горизонтального, вертикального углов и наклонного расстояния позволяют определить координаты отражателя в любой системе с точностью до 0,003 мм. Лазерный трекер включает в себя высокоточный лазерный интерферометр, абсолютный дальномер, отражатель, декодеры углов (вертикального и горизонтального), детектор наведения на отражатель, сервоприводы для слежения и наведения.

Программное обеспечение позволяет после сканирования одного объекта с разных местоположений совместить все точки в единое пространство и записать на компьютер. Получается плотный массив точек, имеющих три координаты и информацию о цвете, причем цвет может быть как видимым, так и инфракрасным.

Координаты замеренных точек можно перевести в систему координат объекта, заданную базовыми точками или базовыми линиями, далее по точкам установить плоскости, углы, цилиндры, сферы и вычислить параметры и взаимное оптимальное расположение этих геометрических объектов. Замеренные точки можно наилучшим образом привязать к точкам с известными координатами (это удобно при проверке шаблонов и оснастки, анализе деформации объекта). Управляя мышью, можно обойти или даже пройти насквозь весь объект, приблизить любую его часть, контролируя полноту отснятого материала и его качество, проверяя «мертвые» зоны и при необходимости делая повторное сканирования.

Уникальное измерительное пространство диаметром до 70_метров позволяет измерять и малые, и большие объекты с микронной точностью. Проверка поверхности с помощью лазерного трекера выполняется очень быстро - до 1000 точек в секунду. Лазерные трекеры используются при сборке и контроле изделий в авиационной промышленности различных стран («Boeing Company»-, «British Aerospace», NASA и др.)