Liigu põhisisu juurde
Uued teenused Vertz 3D valikus: mõõdistusprojektid, virtuaaltuurid ja digitaalteisikud.

Teadmistebaas

3D käsiskannerid ja metroloogiaklassi 3D mõõdistus

Tööversioon veebilehe ja hilisema Codexi juhendi koostamiseks

See dokument käsitleb portatiivseid 3D käsiskannereid, eelkõige tööstuslikke ja metroloogiaklassi laser-skannereid. See on eraldi teema terrestrial laser scanner’itest ehk statiivil kasutatavatest ruumiliste mõõdistuste skanneritest. Käsiskannerite tööpõhimõte, mõõteulatus, täpsuse hindamine, jälgimine (tracking), andmetöötlus ja tüüpilised kasutusalad on teistsugused.

Visuaali placeholderPilt lisatakse hiljem
Artikli ülemise visuaali koht.
← Tagasi teadmistebaasiArtikli algusesse ↑

1. Mis on 3D käsiskanner?

3D käsiskanner on portatiivne mõõteseade, millega digitaliseeritakse füüsilise objekti pind kolmemõõtmeliseks andmestikuks. Tööstuslikud laser-käsiskannerid projitseerivad objektile laserjooni või -mustreid ning kaamerad registreerivad nende kujutise. Optilise triangulatsiooni abil arvutatakse pinnapunktide X-, Y- ja Z-koordinaadid. Skannerit liigutatakse käsitsi üle objekti ning tarkvara ühendab mõõtekaadrid terviklikuks 3D-andmestikuks.

Käsiskanneriga võib mõõta väga väikeseid detaile, masinaosi, vorme ja konstruktsioone, kuid sobiva süsteemiga ka sõidukeid, veduriraame ja suuri tööstuslikke konstruktsioone. Hoone terviklikuks arhitektuurseks mõõdistamiseks kasutatakse üldjuhul teistsugust tehnoloogiat, näiteks terrestrial laser scanner’it.

Lihtsustatud tööpõhimõte

  • Laserprojektsioon – skanner projitseerib objekti pinnale laserjooned või -mustri.
  • Optiline mõõtmine – kaamerad registreerivad laserprojektsiooni asendi ja triangulatsiooni abil arvutatakse 3D-koordinaadid.
  • Tracking – süsteem peab igal hetkel teadma, kus skanner ja mõõdetav pind eelmiste mõõtekaadrite suhtes asuvad.
  • Andmete kogumine – skanner salvestab sõltuvalt seadmest väga suure hulga mõõtepunkte sekundis.
  • 3D-andmestik – mõõtepunktidest moodustatakse punktipilv ja tavaliselt edasi polügonaalne pind ehk mesh.

2. Kõige olulisem erinevus: kuidas skanner oma asukohta jälgib?

Käsiskanneri kvaliteeti ei määra ainult tootja reklaamitud punktitäpsus. Praktilises töös on sama oluline, kui stabiilselt süsteem säilitab oma asukoha objekti suhtes. Kui tracking kaob või süsteem joondab uue mõõteala valesse kohta, võib tulemuseks olla vigane geomeetria või vajadus osa tööst uuesti teha.

Praktilise käsitluse jaoks võib süsteemid jagada kolmeks: feature-based, marker-based ja tracker-based.

3. Feature-based ehk objekti tunnustel põhinev tracking

Feature-based süsteem kasutab positsioneerimiseks objekti enda geomeetriat, servi, tekstuuri või muid loomulikke tunnuseid. See vähendab ettevalmistust, sest objektile ei ole tingimata vaja paigaldada markereid. Samas sõltub jälgimise stabiilsus tugevalt pinnast ja geomeetriast.

Siledad, korduva geomeetriaga, sümmeetrilised, väheste tunnustega, väga tumedad või tugevalt peegeldavad pinnad võivad muuta jälgimise keerulisemaks. Pika skaneeringu korral võib probleemiks saada ka joondumisviga ehk drift.

Miks tracking'u eksimus on inseneritöös probleem?

Lihtne näide on nelja sarnase nurgaga laud. Kui süsteem tugineb peamiselt geomeetrilistele tunnustele, võib ebasoodsas olukorras tekkida vale joondus: skanner võib tõlgendada kolmanda nurga juba varem mõõdetud esimese nurgana. Sellisel juhul lisatakse uus 3D-info valesse ruumilisse asukohta.

Insenerimõõdistuses on selline viga kriitiline, sest 3D-andmestiku geomeetriline terviklikkus kaob. Kui vale joondust ei saa usaldusväärselt parandada, tuleb vigane osa eemaldada ja uuesti mõõta või halvimal juhul skaneering uuesti alustada. Mida suurem ja keerulisem objekt, seda suurem võib olla kaotatud tööaeg.

Odav skanner ei tähenda ainult väiksemat ostuhinda

Odavama seadme piirang võib väljenduda tracking'us, mõõtetäpsuses, müratasemes, mõõtekiiruses, optikas, laserprojektsioonis, kaamerate võimekuses ja tarkvaras. Kui seade kogub väiksema kiirusega usaldusväärseid mõõtepunkte, peab operaator sama ala rohkem kordi üle skaneerima. Seetõttu võib näiliselt odava seadmega töö tegelik ajakulu olla oluliselt suurem.

Lihtsate väikeste objektide digitaliseerimiseks võib soodsam skanner olla täiesti piisav. Tolerantsikriitilise reverse engineering’u, kvaliteedikontrolli või suure tööstusobjekti puhul tuleb aga hinnata kogu mõõtesüsteemi võimekust, mitte ainult seadme hinda.

Pildi placeholder
PILDIKOHT 1 Näide soodsast feature-based 3D käsiskannerist Tootefoto või tööolukord. Pilt peaks aitama eristada lihtsamat käsiskannerit metroloogiaklassi süsteemist.
Artikli lähtefailis märgitud visuaali koht.

Soovituslik pildiallkiri: Näide soodsast feature-based 3D käsiskannerist

Pildi placeholder
PILDIKOHT 2 Feature-based skaneerimine detailirohkel objektil Näita olukorda, kus objekti geomeetria ise annab tracking'uks piisavalt tunnuseid.
Artikli lähtefailis märgitud visuaali koht.

Soovituslik pildiallkiri: Feature-based skaneerimine detailirohkel objektil

Pildi placeholder
PILDIKOHT 3 Tracking'u raskus korduva või tunnusevaese geomeetria puhul Sobib skeem või foto siledast/sümmeetrilisest objektist; võimalusel visuaalne näide valest joondusest.
Artikli lähtefailis märgitud visuaali koht.

Soovituslik pildiallkiri: Tracking'u raskus korduva või tunnusevaese geomeetria puhul

4. Marker-based ehk sihtmärkidel põhinev tracking

Marker-based süsteemis paigaldatakse objektile optilised peegeldavad sihtmärgid. Skanner tuvastab markerite ruumilised asukohad ja kasutab neid enda positsiooni määramiseks. Marker ise ei ole objekti pinnageomeetria; see on ruumiline referentspunkt, mille abil süsteem teab, kuhu mõõdetud pinnapunktid 3D-koordinaatsüsteemis paigutada.

Markerid paigutatakse ebakorrapärase mustrina ning nõutav markerite arv, suurus ja vahekaugus sõltuvad konkreetsest skannerist, vaateväljast ja tootja metoodikast. Oluline on, et skanner näeks korraga piisavalt sihtmärke. Pärast referentsvõrgu loomist ei tohiks juba mõõdetud markereid suvaliselt liigutada.

Marker-based töövoog

  • Objekt valmistatakse ette ja vajadusel puhastatakse.
  • Objektile paigaldatakse markerid vastavalt skanneri nõuetele.
  • Süsteem tuvastab markerite ruumilise paigutuse.
  • Operaator liigub käsiskanneriga üle pinna ning laserid ja kaamerad koguvad geomeetria.
  • Markerite võrk aitab hoida mõõtekaadrid stabiilselt samas koordinaatsüsteemis.
  • Pärast mõõtmist markerid eemaldatakse ja andmestik puhastatakse/töödeldakse.

Markeripõhine tracking vähendab korduva geomeetria segiajamise riski, kuid lisab ettevalmistus- ja koristusaega. Kleepmarkerid on tavaliselt ühekordsed. Magnetilisi sihtmärke saab korduvkasutada, kuid need eeldavad sobivat ferromagnetilist pinda. Teatud projektides võib kasutada ka markeritega võrku, mis asetatakse objekti peale; selle kasutamisel tuleb arvestada, et võrk võib samuti skaneeringusse jääda ning vajada hilisemat puhastamist.

Näide: SIMSCAN-tüüpi metroloogiaskanner

Kaasaegsed markeripõhised metroloogiaskannerid võivad saavutada väga suure mõõtekiiruse ja kõrge täpsuse. Näiteks SCANOLOGY SIMSCAN Gen2 tootja spetsifikatsioonides on mudelist sõltuvalt märgitud kuni 5,8 miljonit mõõtmist sekundis ja kuni 0,020 mm täpsus. See näitab, miks ainult sõna „käsiskanner“ ei kirjelda seadme tegelikku klassi: erinevate süsteemide jõudlus võib olla kordades erinev.

Pildi placeholder
PILDIKOHT 4 Marker-based metroloogiaskanner Näiteks SIMSCAN või samasse klassi kuuluv tööstuslik käsiskanner.
Artikli lähtefailis märgitud visuaali koht.

Soovituslik pildiallkiri: Marker-based metroloogiaskanner

Pildi placeholder
PILDIKOHT 5 Markerite ebakorrapärane paigutus objektil Lähivõte objektist, millele on paigaldatud optilised sihtmärgid; pilt peaks selgitama tracking'u referentsvõrku.
Artikli lähtefailis märgitud visuaali koht.

Soovituslik pildiallkiri: Markerite ebakorrapärane paigutus objektil

Pildi placeholder
PILDIKOHT 6 Marker-based skaneerimine reaalses tööolukorras Operaator skaneerib tööstusdetaili; laserjooned ja markerid võiksid olla nähtavad.
Artikli lähtefailis märgitud visuaali koht.

Soovituslik pildiallkiri: Marker-based skaneerimine reaalses tööolukorras

5. Tracker-based süsteemid – optiline tracking ja Optical CMM

Tracker-based süsteemis jälgib eraldi optiline tracker reaalajas käsiskanneri asendit. Skanneril või selle jälgitaval osal on trackerile nähtavad optilised sihtmärgid või muud jälgitavad elemendid. Seetõttu ei ole paljudes töörežiimides vaja kogu objekti markeritega katta.

Tracker ja käsiskanner peavad üldjuhul säilitama omavahelise nähtavuse. Operaator hoiab skannerit endiselt objekti lähedal ning liigub sellega üle pinna, kuid skanneri globaalset asukohta määrab väline tracking-süsteem. See muudab süsteemi eriti sobivaks suurtele detailidele ja olukordadele, kus soovitakse vähendada markerite paigaldamise aega.

Sellesse klassi kuuluvad näiteks SCANOLOGY NimbleTrack ja TrackScan-süsteemid, Creaform MetraSCAN koos C-Trackiga ning Hexagoni Absolute Trackeriga kasutatav Absolute Scanner AS1. Süsteemide tehnilised näitajad ja töömahud on mudeliti väga erinevad.

Miks tracker on suurte objektide puhul oluline?

Välise referentsi kasutamine aitab säilitada mõõtmise globaalse geomeetria suuremas töömahus. Näiteks Hexagon kirjeldab AS1 + Absolute Tracker süsteemile suurt mõõtemahtu ja kogu mahu täpsusnäitajaid; SCANOLOGY NimbleTrack süsteemidel on samuti eraldi süsteemi- ja volumetrilise täpsuse spetsifikatsioonid. Seetõttu tuleb suurte objektide puhul vaadata just süsteemi volumetrilist täpsust, mitte ainult skanneri lokaalset punktitäpsust.

Pildi placeholder
PILDIKOHT 7 Tracker-based süsteemi üldvaade Pildil eraldi tracker statiivilt ja operaatori käes olev skanner; nendevaheline nähtavus peab olema arusaadav.
Artikli lähtefailis märgitud visuaali koht.

Soovituslik pildiallkiri: Tracker-based süsteemi üldvaade

Pildi placeholder
PILDIKOHT 8 Hexagon Absolute Scanner AS1 + Absolute Tracker Tööstuslik tööolukord, kus AS1 skannerit jälgib Absolute Tracker.
Artikli lähtefailis märgitud visuaali koht.

Soovituslik pildiallkiri: Hexagon Absolute Scanner AS1 + Absolute Tracker

Pildi placeholder
PILDIKOHT 9 SCANOLOGY NimbleTrack Tracker ja käsiskanner koos, eelistatult suure detaili mõõtmisel.
Artikli lähtefailis märgitud visuaali koht.

Soovituslik pildiallkiri: SCANOLOGY NimbleTrack

Pildi placeholder
PILDIKOHT 10 TrackScan-tüüpi optiline tracking Näide suure auto-, vormi- või konstruktsioonidetaili skaneerimisest.
Artikli lähtefailis märgitud visuaali koht.

Soovituslik pildiallkiri: TrackScan-tüüpi optiline tracking

Pildi placeholder
PILDIKOHT 11 Suure objekti 3D mõõdistus trackeriga Näiteks veoauto, veduriraam, suur vorm või muu mitmemeetrine konstruktsioon.
Artikli lähtefailis märgitud visuaali koht.

Soovituslik pildiallkiri: Suure objekti 3D mõõdistus trackeriga

Pildi placeholder
PILDIKOHT 12 Trackeri line-of-sight põhimõte Skeem või foto, mis näitab, et tracker peab käsiskannerit mõõtmise ajal optiliselt nägema.
Artikli lähtefailis märgitud visuaali koht.

Soovituslik pildiallkiri: Trackeri line-of-sight põhimõte

6. Skaneerimiskiirus: miks punktide arv sekundis ei ole ainult turundusnumber?

Skaneerimisel liigub operaator seadmega üle pinna nagu värvirulli või pintsliga. Iga läbimisega kogutakse pinnalt mõõteandmeid. Kui süsteem suudab koguda rohkem usaldusväärseid mõõtepunkte sekundis ja katta suurema ala ühe liigutusega, saab sama geomeetria üldjuhul kiiremini digitaliseerida.

Mõõtekiirust ei tohiks siiski hinnata ühe numbri järgi. Tegelikku tööaega mõjutavad muu hulgas skaneerimisala laius, kaadrisagedus, soovitud resolutsioon, pinna optilised omadused, tracking'u stabiilsus, operaatori ligipääs objektile ning vajalik andmekvaliteet.

Resolutsioon ja andmetihedus

Kõrgem skaneerimisresolutsioon tähendab lihtsustatult seda, et pinnast kirjeldatakse tihedama mõõteandmestikuga. Väiksem punktivahe võimaldab kirjeldada peenemaid detaile, kuid suurendab andmemahtu ja võib pikendada nii mõõtmist kui ka järeltöötlust. Seetõttu ei ole maksimaalne resolutsioon alati parim valik: see tuleb valida detaili suuruse, väikseima vajaliku tunnuse ja lõppkasutuse järgi.

7. Pinna värv, läige ja skaneerimisspreid

Optilise 3D mõõtmise kvaliteeti mõjutab pinna koostöövõime valgusega. Väga tume, läbipaistev, poolläbipaistev või tugevalt peegeldav pind võib vähendada kasutatava signaali kvaliteeti ja suurendada müra. Kaasaegsed tipptasemel skannerid tulevad keeruliste pindadega varasemast paremini toime, kuid kõiki pindu ei saa igas olukorras ilma ettevalmistuseta usaldusväärselt mõõta.

Vajadusel kasutatakse matistavaid skaneerimisspreisid. Olemas on sublimeeruvaid ehk aja jooksul haihtuvaid katteid ning püsivamaid katteid, mis tuleb hiljem eemaldada. Katte püsimist mõjutavad toode, kihi paksus, materjal, temperatuur, õhuniiskus ja keskkond. Ajalooliste, õrnade või puhastamist mittetaluvate objektide puhul tuleb katte kasutamine enne hoolikalt läbi mõelda.

Oluline on ka see, et kõik professionaalsed laser-skannerid ei vaja läikiva pinna puhul tingimata spreid. Näiteks Hexagon toob AS1 puhul eraldi välja võime mõõta mitmesuguseid läikivaid ja tumedaid materjale. Seega tuleb pinna ettevalmistuse vajadus otsustada konkreetse seadme, objekti ja nõutava mõõtetulemuse järgi.

8. Täpsus ei ole üks number

3D-skannerite võrdlemisel kirjutatakse sageli lihtsalt „täpsus 0,02 mm“. Inseneritöö jaoks sellest üksi ei piisa. Tuleb eristada vähemalt lokaalset süsteemi- või punktitäpsust, resolutsiooni, korduvust ning suurema mõõtemahu puhul volumetrilist täpsust.

Single-point accuracy ja lokaalne süsteemitäpsus

Üksiku mõõtepunkti või väikese mõõteala täpsus kirjeldab skanneri lokaalset mõõtevõimekust. Väikese detaili puhul võib see olla väga oluline näitaja, kuid mitmemeetrise konstruktsiooni puhul ei kirjelda see üksi kogu mudeli mõõtmelist usaldusväärsust.

Volumetriline täpsus

Volumetriline täpsus kirjeldab, kui hästi säilib mõõtmise mõõtmeline õigsus kogu määratud töömahu ulatuses. Suure objekti puhul võivad järjestikuste mõõtekaadrite, referentside ja positsioneerimise vead mõjutada üksteist ning tulemuse globaalne viga võib olla suurem kui väikesel lokaalsel alal.

Seetõttu võib tootja esitada volumetrilise täpsuse näiteks kujul „baasviga + viga meetri kohta“. Näiteks 0,020 mm + 0,015 mm/m tähendaks lihtsustatud arvutuses, et 2 meetri pikkuse puhul oleks vastava spetsifikatsiooni piir 0,050 mm. See on illustratiivne arvutus; tegeliku projekti puhul tuleb kasutada konkreetse mõõtesüsteemi tootja määratud spetsifikatsiooni ja selle rakendustingimusi.

Tracker-based süsteemide tugevus on globaalne väline referents. Marker-based süsteemidel saab suurema mõõtemahu täpsust parandada näiteks fotogrammeetrilise referentsvõrguga. Feature-based süsteemidel sõltub pika mõõteahela stabiilsus rohkem geomeetriast, tracking'u algoritmist ja mõõtmisstrateegiast.

Kuidas metroloogiaklassi optilisi süsteeme kontrollitakse?

Optiliste 3D koordinaatmõõtesüsteemide jõudlust hinnatakse standardiseeritud katsetega. ISO 10360-13:2021 käsitleb optiliste 3D CMS-süsteemide vastuvõtu- ja korduskontrolli, kui mõõdetakse pikkusi tootja määratud tingimustel. Tööstuses kasutatakse samuti VDI/VDE 2634 seeria metoodikaid; mitme vaatega pindmõõtesüsteemide puhul on oluline VDI/VDE 2634 Part 3.

Praktikas kasutatakse kalibreeritud mõõteartefakte, näiteks teadaoleva geomeetriaga kuule või pikkusstandardeid, mida mõõdetakse töömahu erinevates asendites ja orientatsioonides. Mõõdetud väärtusi võrreldakse kalibreeritud referentsidega. Selliste testide kaudu hinnatakse muu hulgas pikkusmõõtmise või sfääride vahekauguse viga ning teisi süsteemi jõudlust kirjeldavaid näitajaid.

9. Mida 3D käsiskanner tegelikult loob?

Punktipilv

Skaneerimise aluseks on suur hulk ruumilisi mõõtepunkte ehk punktipilv. Igal punktil on vähemalt X-, Y- ja Z-koordinaat. Sõltuvalt seadmest ja tarkvarast võivad punktidega kaasneda ka muud atribuudid. Laser-metroloogiaskanneri põhiülesanne on geomeetria mõõtmine; värvitekstuur ei ole kõigi selliste süsteemide standardväljund.

Polügonaalne pind ehk mesh

Punktiandmestikust genereeritakse tavaliselt kolmnurkadest koosnev pind ehk polygon mesh. Levinud vahetusformaadid on STL, OBJ ja PLY. Mõned tootjate tarkvarad võimaldavad ka teisi ekspordiformaate. Failiformaadi olemasolu ei tähenda siiski automaatselt, et tegemist on parametrilise CAD-solidiga.

Mida skanner tavaliselt otse ei loo?

  • Täielikult parametrilist native CAD-mudelit, näiteks SolidWorksi või Inventori konstruktsioonipuuga detaili.
  • Inseneri kavatsust: milline pind peab olema ideaalne tasapind, silinder, sümmeetria või nimimõõt.
  • Täielikku GD&T-tõlgendust ilma mõõte- ja inspekteerimistarkvara ning inseneri otsusteta.
  • Automaatset tootmisvalmis reverse-engineered solid-mudelit ainult skaneerimisnupu vajutamisega.

10. Tüüpiline töövoog pärast skaneerimist

  • 1. Skaneerimine – kogutakse toorandmestik ja/või reaalajas mesh.
  • 2. Puhastus – eemaldatakse taust, kõrvalised objektid, müra ja vajadusel markerivõrgu või abivahendite geomeetria.
  • 3. Joondamine ja kontroll – kontrollitakse andmestiku terviklikkust ja mõõtmelist usaldusväärsust.
  • 4. Meshi loomine – vajadusel trianguleeritakse punktid pinnaks ning parandatakse sobivas ulatuses auke või võrgu kvaliteeti.
  • 5. Kvaliteedikontroll – skaneeringut võrreldakse CAD-iga, luuakse hälbekaardid ja tehakse mõõtekontrolle.
  • 6. Reverse engineering – skaneeringu põhjal modelleeritakse vajalik CAD-geomeetria.
  • 7. Tootmine või muu kasutus – CAD/mesh liigub edasi 3D-printimisse, CNC töövoogu, simulatsiooni, dokumentatsiooni või digitaalse kaksiku süsteemi.

Tiheda skaneeringu töötlemiseks on oluline sobiv tarkvara. Metroloogia- ja reverse-engineering’u tarkvara on loodud suurte mõõteandmestike käsitlemiseks. Üldotstarbeline CAD võib teatud mesh’ide või väga tihedate punktipilvede puhul muutuda aeglaseks või ebapraktiliseks, mistõttu kasutatakse sageli spetsiaalseid tööriistu, näiteks PolyWorksi või Geomagic Design X-i klassi lahendusi.

11. Milleks kasutatakse metroloogiaklassi 3D käsiskannereid?

  • Reverse engineering ja puuduva CAD-dokumentatsiooni taastamine.
  • Toodetud detaili võrdlus nominaalse CAD-mudeliga.
  • Kvaliteedikontroll, deformatsioonide ja kulumise analüüs.
  • Vormide, rakiste ja tööriistade digitaliseerimine.
  • Sõidukite, masinaosade, veduriraamide ja suuremate konstruktsioonide mõõdistus.
  • 3D-printimise lähtegeomeetria loomine.
  • Remondi, ümberehituse ja sobitusdetailide projekteerimise lähteandmed.
  • Digitaalsete kaksikute ja dokumenteerimise geomeetriline alus.

12. Kuidas valida õige skanner?

Õige süsteemi valik algab mõõteülesandest, mitte skanneri hinnast. Väikese lihtsa detaili jaoks ei ole alati vaja tracker-süsteemi; suure tolerantsikriitilise konstruktsiooni puhul võib odava feature-based seadme kasutamine aga muuta projekti aeglasemaks või anda ebapiisava mõõtetulemuse.

  • Objekti mõõtmed ja geomeetria.
  • Nõutav mõõtetäpsus ja tolerantsid.
  • Kas oluline on lokaalne detailitäpsus või kogu objekti volumetriline täpsus.
  • Pinna värvus, läige, läbipaistvus ja materjal.
  • Ligipääsetavus ning võimalus säilitada trackeriga line-of-sight.
  • Kas objektile võib paigaldada kleepmarkereid või skaneerimisspreid.
  • Nõutav resolutsioon ja väikseim detail, mida tuleb usaldusväärselt kirjeldada.
  • Projekti ajakulu ning järeltöötluse maht.
  • Lõppväljund: kontrollraport, mesh, reverse-engineered CAD, 3D-print või muu.

13. Miks professionaalse 3D mõõdistuse hinnad erinevad?

3D mõõdistuse teenuse hind ei koosne ainult ajast, mil operaator skannerit käes hoiab. Hinda mõjutavad logistika, spetsialisti tööaeg, objekti ettevalmistus, markerid ja pinnakatted, mõõteseadmete soetus ja hooldus, kalibreerimine, tarkvaralitsentsid, andmetöötlus, kvaliteedikontroll ning lõppväljundi tüüp.

Kaks pakkumist võivad seetõttu olla hinnalt väga erinevad isegi siis, kui mõlemas kasutatakse sõnu „3D skaneerimine“. Üks teenus võib anda lihtsa visuaalse meshi, teine metroloogilise mõõteandmestiku koos kontrollitud töövoo, CAD-võrdluse või reverse-engineered mudeliga.

14. Mõõdistus 3D käsiskanneritega

Mõõdistus 3D-skanneritega võimaldab koguda objekti pinnalt väga suure hulga ruumilisi mõõtepunkte kontaktivabalt. Metroloogiaklassi käsiskannerite tugevus on võimalus viia mõõteseade objekti juurde ning digitaliseerida terviklik pind, mitte ainult üksikud kontrollpunktid.

Mõõdistusmetoodika sõltub süsteemist. Feature-based skanner tugineb objekti enda tunnustele; marker-based süsteem kasutab optilisi sihtmärke; tracker-based süsteemis määrab käsiskanneri globaalse asukoha väline optiline tracker. Õige meetod valitakse objekti suuruse, geomeetria, pinnamaterjali, nõutava täpsuse ja töökeskkonna järgi.

Metroloogilise tulemuse puhul ei piisa üksnes suurest punktide arvust. Olulised on mõõtesüsteemi kontrollitud täpsus, volumetriline käitumine, tracking'u stabiilsus, mõõtestrateegia, keskkond ja korrektne järeltöötlus. Seetõttu tuleb professionaalset 3D mõõdistust käsitleda tervikliku mõõteprotsessina.

15. Kokkuvõte

3D käsiskannerid ulatuvad lihtsatest digitaliseerimisvahenditest väga täpsete metroloogiasüsteemideni. Peamine erinevus ei ole ainult hinnas või punktide arvus sekundis, vaid selles, kui usaldusväärselt süsteem säilitab geomeetria, kui täpselt mõõdab kogu vajaliku mahu ulatuses ning kui efektiivselt saab andmestikku kasutada inseneritöös.

Feature-based lahendus võib olla kiire ja mugav lihtsa geomeetria puhul. Marker-based süsteem lisab stabiilse ruumilise referentsi ja sobib hästi paljudeks tööstuslikeks mõõteülesanneteks. Tracker-based süsteem pakub eriti tugevat lahendust suurtele objektidele, kus oluline on globaalne mõõtetäpsus ja markerite paigaldamise vähendamine.

Kui skaneering on reverse engineering’u, kvaliteedikontrolli või tootmise lähteandmeks, määrab lähteandmete kvaliteet ka järgmise etapi kvaliteedi. Ebatäpse skaneeringu põhjal ei ole võimalik luua sellest täpsemat tegelikku geomeetriat lihtsalt CAD-töötlusega. Seetõttu tuleb skanner, mõõtemetoodika ja andmetöötlus valida vastavalt projekti tegelikele tolerantsidele.

16. SEO ja veebilehe märksõnasuunad – hilisemaks Codexi etapiks

Selle lehe põhiteema peaks olema „3D käsiskannerid“ ja „3D mõõdistus käsiskanneritega“, mitte terrestrial laser scanning. Tekstis saab loomulikult kasutada seotud otsingufraase, ilma neid kunstlikult kordamata.

  • 3D skaneerimine
  • 3D mõõdistus
  • 3D käsiskanner
  • laser 3D skanner
  • metroloogiaklassi 3D skanner
  • tööstuslik 3D skaneerimine
  • 3D mõõdistus laser-skanneriga
  • reverse engineering 3D skaneerimine
  • 3D skaneerimise täpsus
  • volumetriline täpsus
  • markeritega 3D skaneerimine
  • tracker 3D skanner
  • punktipilv ja STL mesh

17. Tehnilised märkused enne veebis avaldamist

Dokumendis on teadlikult parandatud mõned dikteeritud materjalis olnud üldistused. Metroloogiaklassi käsilaser-skannerite puhul on põhiline mõõtepõhimõte optiline triangulatsioon; ToF on iseloomulikum teistele laser-skaneerimise klassidele ja seda ei ole siin käsiskannerite põhimeetodina esitatud. Samuti ei ole väidetud, et iga 3D mõõdistus on automaatselt „standardile vastav“ – standardile vastavus sõltub konkreetsest süsteemist, tootja spetsifikatsioonist, kalibreerimisest ja kasutatud protseduurist.

Tootjapõhised numbrid muutuvad mudelipõhiselt. Näiteks SIMSCAN Gen2 spetsifikatsioonides on kuni 0,020 mm täpsus ja kuni 5,8 miljonit mõõtmist sekundis; NimbleTrack Gen2 puhul on tootja avaldanud kuni 6,63 miljonit mõõtmist sekundis ning eraldi süsteemi- ja volumetrilise täpsuse näitajad; Hexagon AS1 puhul kuni 1,2 miljonit punkti sekundis ja trackeriga suure mõõtemahu täpsusnäitajad. Veebilehel tasub konkreetseid numbreid kasutada ainult koos mudelinime ja tootja viitega, et tekst ei muutuks kiiresti aegunuks.

18. Allikad tehniliste väidete kontrollimiseks

  • ISO 10360-13:2021 – Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate measuring systems (CMS) — Part 13: Optical 3D CMS.
  • VDI/VDE 2634 seeria – Optical 3-D measuring systems; Part 2 käsitleb area-scanning süsteeme ja Part 3 multiple-view area-scanning süsteeme.
  • SCANOLOGY SIMSCAN / SIMSCAN Gen2 tootja tehnilised spetsifikatsioonid.
  • SCANOLOGY NimbleTrack / NimbleTrack Gen2 tootja tehnilised spetsifikatsioonid.
  • Hexagon Absolute Scanner AS1 tootja tehnilised spetsifikatsioonid.