اسکنرهای ابعادی و پروفایل

اسکنرهای بعدی و پروفایل اطلاعات دو بعدی (2D) یا سه بعدی (3D) را در مورد یک شی جمع آوری می کنند. آنها طیف گسترده ای از فناوری های اسکن و عوامل شکل را در خود جای داده اند.

اسکن دو بعدی و سه بعدی به عنوان پلی بین محصول و فرآیند تولید عمل می کند. تبدیل یک موجودیت فیزیکی به داده های مهندسی با کمک کامپیوتر (CAE) امکان تجزیه و تحلیل ساده قطعات، اندازه گیری ابعاد دقیق و سایر عملکردهای طراحی را فراهم می کند. کارهای اسکن معمولی شامل اندازه گیری ابعادی پایه، پروفایل دو یا سه بعدی، تعیین جهت گیری شی، نگاشت عمق، دیجیتال سازی و اندازه گیری شفت است.

نمایش تمام سازندگان اسکنرهای ابعادی و پروفایل

کنترل ساخت یک برنامه مهم اسکن ابعادی است. با اسکن معمول قطعات ساخته شده، مهندسان می توانند به راحتی شرایط خارج از تحمل را تعیین کرده و تنظیماتی را برای بهبود کیفیت آینده انجام دهند. سایر کاربردها و صنایع عبارتند از:

• مهندسی معکوس

• بازرسی و تجزیه و تحلیل

• تست محصول

• ارزیابی خسارت قسمت

• بایگانی طراحی قطعات، برای جایگزینی قطعات گم شده یا قدیمی

انواع و فناوری ها

روش ها و انواع اسکنرهای متعددی برای اسکن ابعادی یک جسم فیزیکی وجود دارد. این انواع در زیر به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است.

اسکن لیزری

اسکن لیزری یک روش رایج برای پروفایل سه بعدی است. از آن به عنوان یک روش فعال یاد می شود، زیرا اسکنرهای لیزری به جای اینکه به سادگی آن را تشخیص دهند، تابش ساطع می کنند. اسکن لیزری از یک یا چند تکنیک از جمله مثلث‌سازی لیزری، زمان پرواز و تغییر فاز برای ارائه اندازه‌گیری‌های سه بعدی یک قطعه استفاده می‌کند. این روش ها در لیست زیر توضیح داده شده است.

مثلث سازی لیزری شامل پرتاب کردن یک خط، نقطه، یا (بیشتر) یک نوار است که توسط جسم منعکس شده و توسط یک حسگر که در فاصله ثابتی از تابش لیزر قرار دارد، گرفته می شود. سنسور زاویه انعکاس را تشخیص می دهد که برای محاسبه اندازه گیری های سه بعدی استفاده می شود. اسکنرهایی که از مثلث لیزری استفاده می کنند، معمولا قابل حمل و استفاده آسان هستند، اما دقت کمتری نسبت به انواع دیگر دارند.

زمان اسکن پرواز شامل بازتاب انتشار پالس از یک جسم است. سپس انعکاس توسط یک سنسور تشخیص داده می شود. از آنجایی که سرعت دقیق نور لیزر یک ثابت شناخته شده است، زمان سپری شده بین انتشار و تشخیص اندازه‌گیری می‌شود تا فاصله تا جسم تعیین شود و سطح آن ترسیم شود. این اسکنرها قادر به تصویربرداری دوربرد (تا 1000 متر) هستند، اما معمولاً با نویز و سرعت کم مواجه می شوند.

اسکنرهای تغییر فاز ، تغییر فاز در نور لیزر منعکس شده را با فاز استاندارد مقایسه می‌کنند. این روش مشابه اما کمی دقیق تر از زمان اسکن پرواز است، زیرا اندازه گیری فاز فاصله اندازه گیری شده را بیشتر اصلاح می کند. این دستگاه ها سریع، دقیق و کم نویز هستند اما به اسکن با برد متوسط ​​محدود می شوند.

مثلث سازی لیزری (سمت چپ) و اسکن تغییر فاز.

اسکن نور سفید

اسکنرهای نور سفید یک الگوی شناخته شده از نور را نشان می دهند و از حسگرها برای شناسایی و گرفتن تصاویری از جسم با الگوهای نوری که بر روی آن پخش می شود استفاده می کنند. آنها ممکن است از الگوهای متعدد یا چندین حسگر برای جمع آوری اطلاعات سه بعدی استفاده کنند. اسکنرهای نور سفید سریع و دقیق هستند، زیرا قادرند یک میدان دید کامل را به جای نقاط منفرد اسکن کنند. مانند اسکن لیزری، اسکن نور سفید یک روش فعال است.

فتوگرامتری و ویدئوگرامتری

فتوگرامتری و ویدئوگرامتری به ترتیب از دوربین های ثابت و فیلمبرداری برای دیجیتالی کردن اشیا استفاده می کنند. هر دو به عنوان روش‌های اسکن غیرفعال شناخته می‌شوند، زیرا نور مرئی را تشخیص می‌دهند اما تشعشع نمی‌کنند. در مورد تصویربرداری عکاسی، اسکنرها چندین تصویر از یک شی می گیرند و با ارجاع به نقاط مشخصی که در هر عکس مشترک است، آنها را بازسازی می کنند. فتوگرامتری اغلب همراه با سایر تکنیک‌های اسکن سه بعدی برای اندازه‌گیری کامل سطح و بهبود تحمل‌ها در مناطق بزرگ استفاده می‌شود.

این دو تکنیک تصویربرداری ممکن است در سیستم‌های اسکنر زیر استفاده شوند.

اسکنرهای استریوسکوپی از دو دوربین فیلمبرداری استفاده می کنند که یک شی را از منظرهای کمی متفاوت مشاهده می کنند. فاصله تا هر نقطه تصویر را می توان با تجزیه و تحلیل تفاوت های ظریف بین تصاویر دوربین تعیین کرد.

اسکنرهای فوتومتریک از چندین عکس گرفته شده توسط یک دوربین استفاده می کنند. سپس جهت سطح روی هر پیکسل مشخص می شود.

اسکنرهای سیلوئت (تنظیمات نشان داده شده در سمت راست) با استفاده از یک توالی عکس، خطوط کلی ایجاد می کنند. این سیلوئت ها اکسترود شده و تقاطع می شوند تا شکل یک شی را تقریبی کنند. دقت این روش نسبتاً کمتر از سایر تکنیک های فتوگرامتری است.

ماشین های اندازه گیری مختصات

دستگاه های اندازه گیری مختصات (CMM) اسکنرهای تماسی هستند که از پروب های متحرک برای اندازه گیری یک جسم استفاده می کنند. هر محور ماشین مجهز به رمزگذارهایی است که حرکت پروب را ردیابی می کند. آنها معمولاً دستگاه های ثابت و بزرگی هستند اما به شکل قابل حمل نیز در دسترس هستند، البته با دقت کمتر. CMM ها قادر به دقت قابل توجهی هستند اما دارای چندین معایب ذاتی هستند، از جمله نیاز به تماس مستقیم و سرعت پایین.

یک CMM ثابت (سمت چپ) و یک دستگاه قابل حمل. 

فاکتور فرم و کنترل

اندازه و فاکتور فرم مشخصات مهمی هستند که باید در انتخاب یک اسکنر ابعادی در نظر گرفته شوند. بیشتر اسکنرها برای اندازه‌گیری و دیجیتالی کردن یک بخش نسبتاً کوچک و مجزا طراحی شده‌اند و به این ترتیب، ماشین‌های رومیزی نیمه دائمی یا ایستاده هستند. با این حال، برخی از اسکنرهای فتوگرامتری و ویدئوگرامتری به منظور اسکن و اندازه گیری اجسام بسیار بزرگتر مانند ساختمان ها، دستی هستند. نمونه ای از یک اسکنر دستی قابل حمل در بالای این صفحه نشان داده شده است.

اسکنرها ممکن است به صورت دستی کنترل شوند، که معمولاً در دستگاه های قابل حمل و دستی وجود دارد، یا به طور خودکار با استفاده از کنترل عددی رایانه (CNC) یا رایانه شخصی (PC) کنترل می شوند. همانطور که در ویدئوی زیر نشان داده شده است، یک اسکنر نصب شده روی ماشین CNC را می توان با یک سیستم CAD و سر ابزار اضافی ترکیب کرد تا یک راه حل تولید یکپارچه ارائه دهد.

استانداردها

استانداردهای زیر مربوط به اسکنرهای ابعادی و پروفایل است. این اسناد منتشر شده ممکن است بر تولید، آزمایش و استفاده از محصولات حاکم باشد.

• تست های پذیرش و تایید مجدد ISO 10360 برای ماشین های اندازه گیری مختصات (CMM)

• ASME B89.4.22 روش های ارزیابی عملکرد برای ماشین های اندازه گیری مختصات مفصلی

  منبع

   

• globalspec.com