形創(chuàng)科普臺 | 就檢測時(shí)間節(jié)省情況對兩種 3D 掃描計(jì)量解決方案進(jìn)行基準(zhǔn)測試
時(shí)間就是金錢,對很多人來說,時(shí)間是奢侈品。對于那些花費(fèi)長時(shí)間設(shè)計(jì)和制造模具以生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置、變速箱和電子控制裝置等汽車功能部件的工程師來說,時(shí)間又何嘗不是一個(gè)奢侈品呢?如果可以節(jié)省 85% 的模具檢測時(shí)間,他們又會做什么呢?
選擇有很多,但他們很有可能會選擇檢測更多的模具或?qū)γ糠N模具進(jìn)行更深入的檢測。他們也可能將節(jié)省下來的這些寶貴的時(shí)間用于創(chuàng)新,如開發(fā)新工藝和新產(chǎn)品或改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)。
聽起來好得不太現(xiàn)實(shí)?其實(shí)不然,您需要做的只是打破現(xiàn)狀,用另一種更創(chuàng)新、更高效的技術(shù)產(chǎn)品來代替現(xiàn)有的檢測設(shè)備。汽車模具行業(yè)大型企業(yè)的工程師們就是這樣做的。他們將固定式藍(lán)光結(jié)構(gòu)光三維掃描儀與 Creaform 形創(chuàng)便攜式藍(lán)色激光三維掃描儀 HandySCAN 3D|BLACK Elite 進(jìn)行了比較。
就檢測時(shí)間而言,它們執(zhí)行相同掃描過程所需的時(shí)間相差了好幾倍,具體而言,該固定式藍(lán)光三維掃描儀的檢測時(shí)間為 294 分鐘,而 HandySCAN 3D|BLACK Elite 的檢測時(shí)間為 45 分鐘。
是什么造成了這一巨大的時(shí)間差呢?
HandySCAN 3D|BLACK Elite 為什么能夠如此快速地工作?
是什么拖累了該藍(lán)光三維掃描儀?
在本文中,我們將介紹工程師們所遵循的流程和取得的成果。它用真實(shí)的數(shù)據(jù)比較了便攜式藍(lán)色激光三維掃描儀與固定式藍(lán)光(結(jié)構(gòu)光)三維掃描儀的性能。結(jié)果表明,手持設(shè)備的掃描速度明顯更快,而精度卻與安裝在三腳架上的設(shè)備相當(dāng)。
基準(zhǔn)測試在工廠的生產(chǎn)車間進(jìn)行。工程師們讓模具在車間里放了一夜以讓其達(dá)到熱平衡,這樣他們就可以對 HandySCAN 3D|BLACK Elite 和現(xiàn)有測量系統(tǒng)進(jìn)行公平的比較?;鶞?zhǔn)測試中的模具尺寸大約為 800 mm x 1000 mm x 1000 mm。該部件由管路和機(jī)電組件組成,因此設(shè)計(jì)相對復(fù)雜,包括一些難以用測量設(shè)備采集的死角區(qū)域。此外,材料的粗糙度適中,使用固定式藍(lán)光三維掃描儀時(shí),需要噴粉。
部件尺寸 | 800 mm x 1000 mm x 1000 mm |
設(shè)計(jì)復(fù)雜性 | 復(fù)雜,帶管路和機(jī)電組件 |
表面反射率 | 高亮 |
測量環(huán)境 | 車間 |
掃描過程非常簡單,包含以下三個(gè)不同的步驟:
1. 設(shè)置和準(zhǔn)備部件:在使用這兩種測量儀器進(jìn)行測量之前,工程師們首先在模具表面上貼了約 40 個(gè)定位目標(biāo)點(diǎn)。使用 HandySCAN 3D|BLACK Elite 時(shí),他們只需插上設(shè)備電源。使用固定式藍(lán)光三維掃描儀時(shí),他們安裝了三腳架,并將掃描儀安裝在了三腳架上。由于模具表面高亮,他們還必須在部件上噴粉,而使用 HandySCAN 3D|BLACK Elite 則不需要這一步驟。
2. 掃描和后期處理:然后,工程師們采集了測量數(shù)據(jù)。使用便攜式藍(lán)光三維掃描系統(tǒng)時(shí),他們只需在模具上揮動(dòng) HandySCAN 3D|BLACK Elite,就像噴漆一樣。使用固定式藍(lán)光系統(tǒng)時(shí),他們不得不將三腳架移動(dòng)到不同的位置和角度,并放置額外的紙板來避免外部干擾。完成這些步驟后,工程師們處理了掃描數(shù)據(jù),并獲得了干凈的 STL 文件。
3. 部件清潔:最后,工程師們拆除了定位目標(biāo)點(diǎn),完成了檢測工作。使用固定式藍(lán)光三維掃描儀時(shí),他們還必須清除模具表面上的粉末。
使用基于激光的手持便攜式藍(lán)光三維掃描儀時(shí),設(shè)置、準(zhǔn)備、掃描、處理和清潔模具所需的總檢測時(shí)間為 45 分鐘,而使用固定式藍(lán)光三維掃描儀時(shí)則需要 294 分鐘。
步驟 | 某固定式藍(lán)光三維掃描儀 | 使用固定式藍(lán)光三維掃描儀需要更多時(shí)間 | |
設(shè)置和準(zhǔn)備部件 | 5 | 84 | 16.8x |
掃描和后期處理 | 30 | 180 | 6x |
部件清潔(掃描后) | 10 | 30 | 3x |
時(shí)間(分鐘) | 45 | 294 | 6.5x |
簡而言之,與 Creaform 形創(chuàng)便攜式藍(lán)光三維掃描儀 HandySCAN 3D|BLACK Elite 相比,在精度相當(dāng)?shù)那闆r下,某固定式藍(lán)光三維掃描儀在相同的環(huán)境條件下檢測相同的模具需要多花 6.5 倍的時(shí)間。
與手持式藍(lán)光三維掃描儀 HandySCAN 3D|BLACK Elite 掃描儀不同,該固定式藍(lán)光三維掃描儀必須安裝在三腳架上,并在啟動(dòng)攝像頭之前放置在正確的位置和角度。因此,它需要進(jìn)行多次調(diào)整。
由于每個(gè)模具都具有特別的形狀、幾何結(jié)構(gòu)和特殊特征,因此工程師在采集模具的整個(gè)輪廓之前必須確定正確的角度和位置組合。根據(jù)他們目前的內(nèi)部流程,三腳架必須移動(dòng)到 16 個(gè)不同的位置才能完整地掃描整個(gè)部件。首先,工程師將三腳架放置在模具周圍的 10 個(gè)不同位置,并將攝像頭置于 45°角。然后,他們又把它移到另外 6 個(gè)位置,這次,他們將攝像頭置于 85°角。在每次移動(dòng)三腳架之間,他們還必須精確地執(zhí)行 4 個(gè)不同的步驟,以正確改變攝像頭的角度和位置。
這些費(fèi)力的操作很好地解釋了為什么固定式藍(lán)光三維掃描儀的準(zhǔn)備和掃描過程更耗時(shí)。
由于安裝在三腳架上的結(jié)構(gòu)光計(jì)量系統(tǒng)必須圍繞模具旋轉(zhuǎn) 360°,才能完整地掃描其形狀,因此工程師必須在車間內(nèi)騰出足夠的空間,以容納模具和該固定式藍(lán)光 三維掃描儀。
工程師指出,該固定式藍(lán)光系統(tǒng)必須準(zhǔn)確定位,才能有效采集死角特征。要將攝像頭重新定位到合適的角度,需要反復(fù)試驗(yàn),這不僅乏味,而且耗時(shí)。相比之下,使用便攜式藍(lán)光三維掃描儀 HandySCAN 3D|BLACK Elite 更容易掃描狹小區(qū)域。工程師手持設(shè)備,可以看到實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù),這使他們可以根據(jù)掃描結(jié)果輕松地將光學(xué)器件調(diào)整到正確的角度,以獲取模具的復(fù)雜幾何形狀。如果缺少細(xì)節(jié),他們可以立即發(fā)現(xiàn),然后將 3D 激光掃描儀移動(dòng)到特定區(qū)域上,輕松捕捉缺少的數(shù)據(jù),從而在掃描過程中節(jié)省寶貴的時(shí)間。
如前所述,在使用固定式藍(lán)光技術(shù)產(chǎn)品之前,必須在模具的反光表面上噴上一層粉末。因此,在檢測結(jié)束時(shí)還需要花費(fèi)額外的時(shí)間來清除所有粉末。相比之下,由于藍(lán)色激光掃描技術(shù)產(chǎn)品可以掃描任何類型的飾面,無需進(jìn)行表面處理,因此多功能 HandySCAN 3D | BLACK Elite 的設(shè)置和部件處理時(shí)間幾乎縮短了 17 倍。
車間精度和可靠性
為了避免外部干擾和反射影響固定式藍(lán)光三維掃描儀的性能,工程師們用硬紙板將模具包圍了起來。他們通過這種方式來確保光線和周圍環(huán)境不會影響測量結(jié)果。藍(lán)色激光三維掃描儀則不需要這一步驟,這也變相地縮短了掃描過程。
在這項(xiàng)基準(zhǔn)測試中,HandySCAN 3D|BLACK Elite 在各方面都勝過某藍(lán)光三維掃描儀。不僅節(jié)省了 85% 的檢測時(shí)間,方便工程師們把這些時(shí)間投入到更全面的檢測中,而且模具檢測還變得更容易、更簡單,因?yàn)闊o論環(huán)境是否穩(wěn)定、材料是否反光、工程師的 3D 掃描專業(yè)水平如何,掃描都可以輕松完成。
工程師們對 Creaform 形創(chuàng)的便攜式藍(lán)色激光三維掃描儀 HandySCAN 3D|BLACK Elite 的使用體驗(yàn)總結(jié)如下:
1. 便攜性使檢測工作變得非常簡單:測量系統(tǒng)被帶到部件處,而不是相反。
2. 部件的準(zhǔn)備工作非常簡單:只需放置目標(biāo)點(diǎn),插上設(shè)備,就可以開始掃描了。
3. 藍(lán)色激光在高反光表面上的表現(xiàn)令人印象深刻。
4. 掃描操作直觀易學(xué),即使是初學(xué)者也不難理解。
5. 實(shí)時(shí)可視化幫助用戶在掃描時(shí)識別和補(bǔ)掃任何遺漏的區(qū)域。
6. 檢測后只需進(jìn)行少量清潔工作。
HandySCAN 3D|BLACK Elite 在速度、便攜性、多功能性和精度方面的優(yōu)勢是顯而易見的,工程師們獲得了很好的使用體驗(yàn),并最終用它取代了現(xiàn)有的藍(lán)光掃描系統(tǒng)。
* 在該基準(zhǔn)測試中,固定式藍(lán)光三維掃描儀和藍(lán)色激光三維儀的精度相當(dāng)(25µm)。
關(guān)于形創(chuàng)
在塑造未來的空間計(jì)量技術(shù)方面,Creaform 形創(chuàng)擁有二十年的豐富經(jīng)驗(yàn),尤其擅長運(yùn)用技術(shù)前沿的三維解決方案幫助客戶實(shí)現(xiàn)測量目標(biāo)。憑借種類齊全的硬件和軟件產(chǎn)品組合,Creaform 形創(chuàng)賦能用戶通過 3D 掃描、逆向工程、質(zhì)量控制、無損檢測、產(chǎn)品開發(fā)和 MRO 親身體驗(yàn)實(shí)時(shí)地創(chuàng)新。在 Creaform 形創(chuàng)的幫助下,來自汽車、航空航天、制造、重工業(yè)、石油和天然氣、發(fā)電、消費(fèi)品、研究和教育等各行各業(yè)成千上萬的專業(yè)人士已經(jīng)探索到創(chuàng)新之有形。
Creaform 形創(chuàng)的總部位于魁北克省的萊維斯,在全球 26 個(gè)國家或地區(qū)擁有當(dāng)?shù)剞k公室和一個(gè)由100多家經(jīng)銷商組成的網(wǎng)絡(luò),業(yè)務(wù)遍及超過 85 個(gè)國家。這樣的規(guī)模讓公司能夠與客戶建立關(guān)系并提供高質(zhì)量的服務(wù)。Creaform 形創(chuàng)是 AMETEK 阿美特克公司旗下的一個(gè)業(yè)務(wù)部門,阿美特克(紐交所代碼:AME)是工業(yè)技術(shù)解決方案的全球供應(yīng)商,服務(wù)于各種具有吸引力的利基市場,年銷售額超過 70 億美金。阿美特克成立于 1930 年,在紐約證券交易所上市已有 90 多年的歷史,是標(biāo)準(zhǔn)普爾 500 指數(shù)的成分股之一。
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