Бесконтактное сканирование

 
Фирма CIELLE всегда уделяла постоянное внимание вопросу трехмерного сканирования моделей для дальнейшего их воспроизводства. В последнее время трехмерное сканирование при изготовлении различных изделий было возможно с использованием устройств, использующих различные методы сканирования. Это механические сканеры и механические датчики, основанные на контактном принципе, оптические триангуляционные датчики и интерферометры, системы контроля рельефа ("электронный нос"). Технологии трехмерного сканирования постоянно развиваются и совершенствуются.
 

Conoscopic измерение
Новый метод бесконтактного измерения, защищенный 8-ю патентами, базируется на технологии, называемой “Conoscopic holography”. Лазерный луч (680nm) проецируется на объект, используя коллинеарную оптическую систему, которая является нечувствительной к положению оптических узлов. Отраженный пучок поляризован и пересекает соосный (bi - преломляющий) кристалл; внутри кристалла пучок разделяется на два компонента (обыкновенный и экстраординарный) которые проходят с различными скоростями по фактически идентичным оптическим путям; таким образом, получается голографическое изображение, позволяющее определить с определенной высокой точностью расстояние от точки отражения.

 

  
 
Преимущества, предлагаемые системами "бесконтактного сканирования ":

• Возможность изменения областей сканирования и разрешения просто меняя линзу.
• Абсолютная точность от 2 до 35 микрон.
• Нечувствительность к механическим колебаниям, оптическому шуму, изменению температуры.
• Возможность сканировать широкий диапазон материалов без предварительной подготовки их поверхности.
• Чрезвычайно большой угол сканирования; возможно распознавать стенки с углом наклона до 85 градусов.
• Результат сканирования не зависит от того, из какого материала изготовлен образец. Чрезвычайно широкий диапазон материалов, качества поверхности -матовая или глянцевая и цвета может быть оцифрован без предварительной обработки.
• Возможность сканирования малых глухих отверстий (менее одного миллиметра).
• Скорость сканирования: 800 точек в секунду, или 4800 мм/мин с шагом между точккми 0,1 мм.

 

 

Технические характеристики с линзой 75мм

Точность: 10 мкм
Диапазон сканирования: 18 мм
Фокальное расстояние: 75 мм
Диаметр пятна: 0.065 мм

Лазерный сканер Optimet комплектуется контроллером, соединительным кабелем, двумя фокаотными линзами (50мм и 75 мм).
В настоящее время существуют 4 фокальные линзы с различными рабочими диапазонами:

- фокальное расстояние 25 мм - измеряемый диапазон 1,8 мм
- фокальное расстояние 50мм - измеряемый диапазон 8 мм
- фокальное расстояние 75мм - измеряемый диапазон 18 мм
- фокальное расстояние 100мм - измеряемый диапазон 35мм

 
Бесконтактное сканирование, основанное на на обработке информации отраженного луча, дает преимущество при оцифровке объектов из мягких материалов (воск и пр.) при сохранении скорости сканирования. Рабочий диапазон сканирование и расстояние, с которого осуществляется сканирование могут быть изменены путем замены фокальной линзы (см. таблицу).
 

Параметры фокальных линз, применяемых в сканере Optimet Conoprobe 1000

Фокальное расстояние (мм) 16 25 50 50 ext 75 75 ext 100 125 ext 150
Абсолютная точность (1) (мкм) <2 <3 <6 <6 <10 <10 <15 <20 <35
Повторяемость 1 sigma (1) (мкм) <0.15 <0.4 <1 <1 <2 <4 <4 <8 <15
Измеряемый диапазон (мм) 0.6 1.8 8 8 18 18 35 45 70
Рабочее расстояние) (2) (мм) 12 15 42 85 65 137 90 240 140
Distance body / front of lens (мм) - 38 38 38 38 115 - - -
Линейность в измеряемом диапазоне (%) < 0.2                
Размер рабочего пятна (3) (мкм) 11 22 22 60 65 80 75 100 120
Разрешение (4) (мкм) 5 12 12 20 25 40 35 50 50
Угловой рабочий диапазон (°)                                            От 0 to 85 градусов
Рабочая температура (°C)                                             От 18 to 35°C
 
 
 
    
Пример крепления сканера Optimet, возможна установка на станки серий Epsilon, Beta, Delta и Gamma.
Стратегии сканирования

Возможны следующие стратегии:
-Сканирование при постоянной высоте
- Сканирование с переменной высотой
- Прогрессивное сканирование
- Сканирование бордюров

 
Сканирование при постоянной высоте

При сканирование устройство перемещается при фиксированной высоте по оси X, считывая строчку рельефа с определенным пользователем шагом. Затем происходит смещение на следующую строчку по оси Y на заданный пользователем шаг, который может быть отличным от шага по оси X. Для уменьшения времени сканирование может двунаправленным. Точкам, которые по оси Z лежат вне диапазона сканирования, присваивается значение границы диапазона.

 
Сканирование с переменной высотой

При использовании этой стратегии, CNC контроллер, который управляет приводами станка, перемещает устройство вдоль оси Z таким образом, чтобы удерживать сканируемый рельеф в середине рабочего диапазона сканера. В этом случае возможно использовать сканер с линзой, которая по своему рабочему диапазону меньше, чем высота сканируемого рельефа, в то же время повышается разрешение сканирования и улучшается качество сканирования..

 
Прогрессивное сканирование

Эта стратегия предназначена для сканирование больших по площади рельефов, имеющих большие ступенчатые перепады рельефа, что затруднительно для предыдущей стратегии. Этот режим сканирования начинается с большого шага, который постоянен на этой стадии работы.В процессе этой стадии определяются все зоны, где имеется резкий перепад, и затем, после оптимизации траектории сканирования, происходит окончательное сканирование. Сканируются только те участки, где необходимо с заданной точностью определить рельеф, при этом данные о больших площадях, не имеющие резких перепадов, остаются с предварительного режима В любой момент времени процесс можно остановить, если видно, что желаемый результат сканирования достигнут.

 
Сканирование бордюра

Эта стратегия позволяет определить профиль кромок какого-либо объекта, экономя время за счет пропуска центральной площади. В данной стратегии так-же происходит адаптация по оси Z..

 
Области применения сканирования

Существует много областей, в которых возможно использование этой технологии трехмерного сканирования. Бесконтактный метод позволяет работать по достаточно широкому кругу материалов без воздействия на их поверхность и вне зависимости от ее качества и цвета, без какой-либо предварительной обработки. Это может быть сканирование очень маленьких рельефов для изготовления электродов или моделей в ювелирной промышленности или сканирование очень больших по площади и рельефу поверхностей при изготовлении плит из мрамора или гранита. Все это возможно одним устройством, меняя только фокальные линзы 

     
  • Ювелирное производство (электроды)
  
 
  • Изготовление обуви
  
 
  • Сувениры
  
 
  • Изделия из кожи
  
 
  • Изделия из керамики