3D Scanning Technologies

סריקה תלת-ממדית התפתחה כאחת השיטות הניתנות ביותר של נתונים בתחום הייצור המודרני.על ידי המרת אובייקטים פיזיים לענני נקודה דיגיטלית מדויקים או מודלים מרשים, סורקים תלת-ממדיים מגשרים על הפער בין החומרי לבין העולם הדיגיטלי.המכשירים האלה מעסיקים מגוון טכנולוגיות, כל אחד מתאים יישומים שונים, חומרים ודרישות דיוק.

לייזר סריקה

סורקי לייזר מזמנים קו לייזר או מצביעים על פני השטח ומדידים את זמן הטיסה או מזרזים את האור המשקף לחשב מרחק. שיטה זו מדויקת מאוד הן בטווח הקצר והן בטווח הארוך, מה שהופך אותו אידיאלי עבור אובייקטים בקנה מידה גדול כגון גופי רכב, אלמנטים אדריכליים, ומכשירים תעשייתיים. לייזרים יכולים ללכוד מיליוני נקודות לשנייה, לייצר עננים נקודתיים צפופים המייצגים גיאומטריים מורכבים.

אור סורק

סורקים אור מבנים פרויקט סדרה של רשתות אור מעוצבים על אובייקט ומדכאים את עיוותם באמצעות אחת או יותר מצלמות.עיוות של התבנית חושף עומק ומשטח עם פתרון יוצא דופן.טכניקה זו יעילה במיוחד עבור אובייקטים קטנים יותר עם פרטים בסדר, כגון טורבינות, רכיבים אלקטרוניים, והשתלות רפואיות.

צילום: Photogrammetry

Photogrammetry משתמשת בתמונות חופפות שנלקחו מזווית מרובות כדי לשחזר מודל 3D באמצעות אלגוריתמים חישוביים.בעוד באופן מסורתי פחות מדויק מאשר שיטות סריקה פעיל, ההתקדמות האחרונות בתוכנות וטכנולוגיית המצלמה צרה את הפער באופן משמעותי. Photogrammetry מצטיין בלכידת צבע ומידע מרקם, מה שהופך אותו יקר עבור יישומים שבהם דלי הראייה חשובה לצד דיוק גאומטרי.

ניתוח השוואתי

בחירת טכנולוגיית סריקה נכונה תלויה בגורמים כגון גודל האובייקט, דיוק נדרש, מעבר, תקציב ונפח הייצור. סריקת לייזר מציעה מהירות וטווח, אור מובנה מספק החלטה, ו photogrammetry מספק יכולת ומרקם. זרימת עבודה מודרנית רבים משלבים שתי שיטות או יותר כדי למנף את החוזקות של כל אחד, יצירת ערכות נתונים היברידיות כי הן מדויקות ומעניין מבחינה ויזואלית.

התפתחות זרימת עבודה CAM

ייצור ממוחשב-Aided התפתח מכלי נישה עבור חברות תעופה גדולות לפלטפורמה ubiquitous עבור דיוק machining, ייצור תוספים, ייצור ייצור רובוטי ייצור CAM מוקדם , אשר סמך על מערכות CAM מוקדם שהוגדרו באופן ידני G-code או פרופילים 2D פשוטים. כמו כוח חישובי גדל, כך גם היכולת לדמות אופטימיזציה חומרנית וכלי שלה.

סריקה 3D הסירה את צוואר הבקבוק הזה.במקום לעצב חלקים מאפס או נאבקים לשחזר רכיבים מורשת ללא קבצים מקוריים, יצרנים יכולים עכשיו ללכוד אובייקטים קיימים ישירות.שינוי זה יש השלכות עמוקות על יעילות זרימת העבודה. סריקה יכול להיות מיובא לתוך תוכנה בתוך דקות, מוכן לדור כלי, סימולציה, וייצור.חוט דיגיטלי מהרעיון לסיים חלק קצר יותר, אמין יותר, פחות תלוי על מדידה ידנית והערכה.

היתרונות העיקריים של 3D סריקה ב CAM Workflows

השילוב של סריקה 3D לתוך זרימת עבודה CAM מספק שיפורים ניכרים על פני ממדים מרובים של ביצועי הייצור. היתרונות האלה להרחיב מעבר רק רווחים מהירות, המשפיעים על איכות, גמישות, ומבנה העלות.

שיפור העדיפות והדמוקרטיה

שיטות מדידה מסורתיות, כגון calipers, CMMs (מכונות מדידה מתאמת), ומדפי תבנית, ללכוד רק נקודות דיסקרטיות או פרופילים פשוטים. לעומת זאת, 3D לסרוק את כל פני השטח של חלק, כולל תחת חתכים, חללים פנימיים, ועקוםיפיות חינם.זה נתונים מקיף מאפשר תוכנת CAM לייצר כלי כי מכבד את הגיאומטריה האמיתית של חומר המניות או המטרה מופחתת, הוא פחות שגיאות מחוספס.

Prototyping and Time-to-Market

פשטות מהירה תלויה במהירות של לולאה עיצוב-הזנת.כאשר אבטיפוס מיוצר פיזית, זה חייב להיות נמדד, בהשוואה לכוונת העיצוב, ו- 3D סריקה דחוס מחזור זה על ידי מתן בדיקה מיידית, מלאה שדה.מודל הסריקה ניתן להיות ישירות בהשוואה לקובץ ה- CAD באמצעות ניתוח סטייה, הדגשת תחומי דאגה ללא מדידות ידניות, יכול להתאים כלי או לייצר פרמטרים הבאים.

הנדסת סוללות

אחת האפליקציות החזקות ביותר של סריקה תלת-ממדית ב-CAM היא הנדסה הפוכה. חלקי Obsolete, כלי מורשת או רכיבים של ספקים שאינם קיימים יותר יכול להיות דיגיטליה ושיפוץ מחדש.הנתונים הסריקה משמשים כבסיס ליצירת מודל משולש, אשר לאחר מכן ניזונים ל-CAM עבור ייצור.יכולות אלה הן בלתי הולמות לתעשיות כגון חלל, הגנה וציוד כבד, שבו מוצרים ארוכים הם חלקי חילוף חומרים קריטיים וזמינות.

בקרת איכות והערכה

אבטחת איכות הייתה באופן מסורתי פעילות נפרדת, לאחר הפקה.עם סריקה 3D, בקרת איכות יכול להשתלב ישירות לתוך זרימת העבודה של CAM. על ידי סריקה של החלק המוגמר והשוואה אותו למודל ה-CAD המקורי, יצרנים יכולים לזהות סטייה מוקדם ולהתאים את הפרמטרים של תהליך לפני ייצור אצווה גדולה. גישה סגורה זו מפחיתה את הגרדות, שכפול, ואת העלות של אי-conformance.

ניכוי עלויות ופסולת

כל טעות שנתפסה לפני המנצ'ינג חוסכת חומר, כלי והעבודה. 3D סריקה מפחיתה את הצורך אבטיפוס פיזי, מפחיתה את זמן ההתקנה על ידי מתן מודלים מדויקים של מניות, ומפחיתה את הסיכון של מינוף חלק שאינו מתאים.

3D סריקה לתוך CAM Workflows

שילוב מוצלח דורש יותר מקניית סורק.הוא דורש גישה מובנית שמיישרת חומרה, תוכנה, כוח אדם ותהליכים.

תהליך אינטגרציה של שלב-בי-Step

  • (FLT:0) ,החל על האובייקט: FLT:1, החלק הפיזי נתפס באמצעות הטכנולוגיה שנבחרה.ניתן לדרוש סריקות מרובות מזוויות שונות כדי לכסות גיאוגרפיות מורכבות, אשר מתואמים ומבולבלות לענן נקודה אחת.
  • עיבוד נתונים:00Data processing:BuildFLT:1 , Raw Point cloud data הוא ניקוי, מסונן, ו מעומק כדי ליצור מודל דיגיטלי ווטרנטאט.צעד זה עשוי לכלול ירידה רעש, מילוי חור ו decimation כדי לאזן דיוק עם גודל הקובץ.
  • (FLT:0) הכנה שלModel:FLT:1; mesh משמש ישירות (עבור דור כלי) או מומר לתוך משטח או מודל מוצק באמצעות תוכנה הנדסית הפוכה. במערכות CAM רבות, הדור הכלופתי מבוסס-על נש נתמך כעת, חיסול הצורך לשיקום מלא של CAD.
  • (FLT:0) Import into CAM:FLT:1 המודל המוכן ייבא לסביבה ה-CAM, שם חומר מניות, פעילות מאצ'ינג, כלים ופרמטרים חיתוך מוגדרים.
  • (FLT:0) דור וסימולציה: FLT:1 התוכנה CAM מחשב את הכלים האופטימליים המבוססים על הגיאומטריה הסריקה. ⁇ קובע כי הכלי לא יתנגש עם החלק או התיקון, וכי הסרת חומרים עוקב אחר העיצוב המיועד.
  • (ב) ⁇ :0) מיפוי ובדיקה: חלק זה מיוצר על מכונת CNC.

תוכנה ושיקולים קשיחים

תאימות בין סריקת חומרה ו-CAM תוכנה חיונית.יצרניות הסורקים רבות מספקות SDKs או plugins עבור פלטפורמות CAM פופולריות, בעוד חבילות תוכנה עצמאיות מציעות פורמטי יבוא גנריים כגון STL, OBJ, STEP, או IGES. בעת הערכת מערכת, ודא כי התוכנה CAM יכולה להתמודד עם עננים גדולים נקודה וקבצים ללא הידרדרות ביצועים.

אתגרים ופתרונות

משטחים רפלקטיביים או שקופה יכולים לגרום לשגיאות סריקה. החלת תרסיס מטורפס או באמצעות אסטרטגיות סריקה הסתגלותיות מקטין את הבעיה הזאת.חקירות גדולות עשויות לדרוש תפרים מרובים יחד, אשר מציג שגיאות היערכות אם לא נעשה בזהירות. סמנים פינכיים ומטרות רישום לשפר את הדיוק של קובץ נתונים יכול להפוך לא רצוי; decimation ו- Zone-of-of-Industrytiving לעזור ללא פרטים קריטיים.

יישומי תעשייה ומחקרי מקרים

3D סריקה משופרת של זרימת עבודה CAM הוכיחו את הערך שלהם על פני מגוון רחב של תעשיות, כל אחד עם דרישות ייחודיות ומגבלות.

אוויר והגנת

רכיבים אוויריים דורשים דיוק קיצוני אפס סובלנות לשגיאה. Turbine blades, brackets מבניים, ודיור המנוע הם לעתים קרובות יצולים או מזויפים, ולאחר מכן סימור-מנצ'ין סורק את החלק ה-As-cast מספק נקודת התחלה מדויקת עבור CAM, המאפשרת ריצוף הסתגלות כי מסיר רק את החומר הדרוש.

ייצור רכב

יצרני רכב משתמשים ב- 3D סריקה עבור אימות עיצוב, prototyping, וייצור כלי מת, תבניות הזריקה, וג'יגס לעתים קרובות לסרוק כדי לאמת ממדים לאחר הסימון.אם מוות נמצא להיות מחוץ לסובלנות, מדריכי הנתונים הסרקים תיקון התאמות כלי כלי סטנדרטי ולא דורש התאמות ידניות.זה חוסך זמן משמעותי בייצור לוחות גוף ופנים.

ייצור מכשירים רפואיים

שתלים רפואיים וכלי ניתוח דורשים דיוק גיאומטרי ו ביו-קופטרות. 3D סריקה מאפשרת ייצור של שתלים ספציפיים לחולה על ידי לכידת האנטומיה ישירות מ- CT או מודל פיזי.זרימת העבודה של CAM וכתוצאה מכך מייצרת פתופתים מותאמים אישית עבור כל השתל ייחודי, ומבטיח התאמה מדויקת.שתלים אורונדטיים, אסתטיקה שיניים, ולוחות cranial הם דוגמאות נפוצות שבו סריקה מונעת תוצאות מטופלים משופרות.

כלי ומנוחה

כלי וחנויות למות מתמודדים עם לחץ מתמיד להפחית את זמני ההובלה תוך שמירה על סובלנות הדוקה. סורק הקיים מאפשר ליצרנים לחדש מחדש או לתקן אותם ללא קבצי CAD מקוריים.הנתונים הסריקה מספק את הגיאומטריה המדויקת הנדרשת כדי ליצור CAM Toolpaths עבור הכיור EDM, חוט EDM, או חמש צירים מ"מ.יכולת זו היא בעלת ערך במיוחד עבור רב-כבדות מת ו-גיאת ליבת מורכבת.

מגמות עתידיות ופיתוח

קצב החדשנות בסריקת 3D ושילוב CAM אינו מראה סימנים להאטה.כמה מגמות מתעוררות מבטיח לשפר עוד יותר את יעילות זרימת העבודה וגישה.

אינטגרציה בזמן אמת ושילוב בינה מלאכותית

(בינה מלאכותית) מוחלת על רישום ענן נקודתי, הפחתה ברעש, ומיצוי תכונה.בעתיד הקרוב, סריקת AI-ססדזד תאפשר משוב בזמן אמת בתהליך הלכידת, התראה על מפעילי נעדרים נתונים או סחף לפני שהם עוברים לשלב הבא.זה מקטין את הצורך לניקוי ידני ומזרז את המעבר מסורק ל-CAM.

פתרונות סלולאריים ו- Handמוחזקים

סורקים מעוגלים הפכו להיות מסוגלים יותר ויותר, מציעים רמות דיוק כי מערכות לוחיות יריבות.הזמינות שלהם מאפשרת סריקה להתבצע ישירות על רצפת החנות, בשטח, או על חלקים גדולים שלא ניתן להעביר. כמו חיי סוללה, כוח עיבוד ו ארגונומיה לשפר, סורקים ידניים יהפכו כלי ברירת המחדל עבור משימות CAM רבות.

עיבוד נתונים מבוסס ענן

עיבוד נתונים בענן אינטנסיביים באופן מקומי דורש משאבים חישוביים משמעותיים.שירותי מבוסס ענן ממיסים את הנטל הזה, ומאפשרים השקיה מהירה, היישור וניתוח ללא צמיגים של יצירות מקומיות.פלטפורמות ענן גם להקל על שיתוף פעולה בין קבוצות מבוזרות, ומאפשרים למהנדסים במקומות שונים לגשת לאותו מידע סריקה ומודלי CAM בזמן אמת.

שילוב עם תאומים דיגיטליים

הרעיון של תאום דיגיטלי, העתק דיגיטלי חי של נכס פיזי, מבוסס על חילופי נתונים רצופים בין העולמות הפיזיים והדיגיטליים. 3D סריקת סריקה מספקת את הגיאומטריה הראשונית עבור תאומו דיגיטלי, וסריקה לאחר מכן מעדכן את המודל כחלק משתנה על מחזור החיים שלו. CAM מערכות להאכיל לתוך תאום דיגיטלי לא רק יכול לדמות ייצור, אלא גם את הביצועים לטווח הארוך של החלק, ומאפשרות תחזוקה ואופטימיזציה של החיים החיזוי.

(FLT:0)Modern CAM אינטגרציה אסטרטגיות אינטגרציה אינטגרציה 1 , יותר ויותר עדיפויות סריקה כצעד יסוד, הכרה כי איכות המודל הדיגיטלי קובע את איכות החלק הממכונה.

מסקנה

טכנולוגיות סריקה 3D שינו באופן יסודי את מה שניתן בייצור ממוחשב-מידי באמצעות מתן שיטה מהירה, מדויקת ומקיפה ללכידת מציאות פיזית, סורקים מבטלים רבים מהלא-ודאות שספגו שינויים היסטוריים ב-CAM. היתרונות ברורים: דיוק משופר, יעילות מהירה יותר, יכולת הנדסה הפוכה, בקרת איכות משולבת, וחיסכון משמעותי בעלויות.