Scansione 3D per la metrologia
A volte, le macchine CMM tradizionali hanno difficoltà ad effettuare misure rapide e non invasive, in particolare quando gli oggetti da misurare presentano fori o superfici fragili. Fortunatamente, i progressi nel campo della scansione 3D ci permettono di contrastare tali difficoltà. Pertanto, la scansione 3D sta iniziando a competere con i sistemi CMM come mezzo per affrontare l’ispezione delle parti.
Cos' è la metrologia 3D?
Un ingegnere che analizza dati acquisiti tramite metrologia 3D.
Nel mondo della produzione, la qualità è fondamentale. Poter sfornare parti su scala industriale è un indubbio vantaggio, ma se poi non funzionano come devono, gli utenti finali non saranno molto soddisfatti. Quando si tratta di valutare la qualità, i produttori tendono a misurare le dimensioni dei componenti e confrontarle con i loro progetti iniziali. Il processo di identificazione di tali difetti fa affidamento su tecnologie spesso descritte come soluzioni di metrologia 3D.
Questa definizione può essere generalmente utilizzata per descrivere qualsiasi metodo per ottenere misurazioni 3D precise delle superfici di una parte fabbricata. Gli strumenti di metrologia sono al giorno d'oggi completamente automatizzati, ma in precedenza queste analisi venivano spesso eseguite manualmente, tramite strumenti come micrometri e misuratori di altezza. Più recentemente, sono state introdotte le macchine di misura a coordinate (CMM). Questi sistemi possono essere dotati di sensori tattili o ottici che esaminano la superficie di un oggetto, raccogliendone le caratteristiche.
Punto Chiave
Le CMM erano lo standard industriale per la metrologia 3D, ma gli scanner 3D stanno ora sfidando la loro supremazia.
C'è da dire che le CMM non sono prive di inconvenienti. Molte CMM utilizzano sonde touch trigger che devono toccare ogni superficie della parte che stanno ispezionando. Quando ti trovi a scansionare superfici intricate o prodotti con aree difficili da raggiungere, possono presentarsi degli ostacoli all’accuratezza, per colpa di dettagli nascosti che devono essere aggiunti tramite software in seguito. La necessità di toccare le parti aumenta anche il rischio di danneggiarle, e non è raro che le CMM causino graffi o rigature. Tali problemi possono rendere questa tecnologia poco attraente per chi lavora con oggetti che non possono essere rovinati o misurati in modo errato, come analisti forensi o archeologi.
Il primo piano di una sonda di una macchina di misurazione delle coordinate (CMM) utilizzata per ispezionare una parte.
Bisogna inoltre considerare i tempi di consegna. La natura limitata delle punte dei sensori CMM gli permette di acquisire solo un certo numero di dati in una scansione. Ciò può rendere lunga e difficoltosa la misurazione di strutture grandi e complesse per gli operatori di macchine e, in ultima analisi, si rischia di non rispettare le scadenze dei progetti. Sono queste inefficienze di velocità, costi e accuratezza che stanno rendendo la scansione 3D un'alternativa sempre più attraente alle CMM nel campo della metrologia 3D.
Tipi di scanner 3D metrologici
Per quanto sembrino ovvie, bisogna porsi tre domande prima di adottare uno scanner 3D metrologico: dimensioni, complessità e accuratezza dell'oggetto da scansionare. Questi fattori chiave svolgeranno un ruolo significativo nel determinare quali dei dispositivi sul mercato sono più adatti a soddisfare le tue esigenze di misurazione di precisione.
Scanner 3D desktop
Progettati per consentire la creazione di modelli in microscala con risoluzione e accuratezza ultra elevate, i sistemi di metrologia desktop sono in grado di raccogliere anche i più piccoli dettagli superficiali. Ciò rende tali scanner 3D perfetti per il reverse engineering o l'ispezione in ufficio o in laboratorio.
Un oggetto piccolo e intricato digitalizzato con uno scanner 3D Artec Micro II.
Questi componenti saranno più piccoli di un pugno, poiché è probabile che qualcosa di molto più grande vada oltre la capacità di un sistema desktop. Con questo in mente, gli scanner 3D metrologici compatti sono la scelta ideale per catturare componenti piccole e complesse e possono persino misurare quelle con superfici riflettenti. Tali macchine sono spesso utilizzate per il reverse engineering o l'ispezione di qualità di parti industriali complesse, inclusi cuscinetti, giranti e valvole, siano esse stampate con iniezione di plastica o stampate in 3D. Sono utilizzati anche in altri settori come l'odontoiatria e l’oreficeria.
Scanner 3D portatili
Cerchi una soluzione di scansione 3D metrologica portatile che possa essere implementata senza vincoli e con una totale libertà di movimento? In tal caso, i dispositivi di metrologia 3D portatili potrebbero essere adatti a te. Questi dispositivi offrono agli utenti la flessibilità di scansionare oggetti di dimensioni medio-grandi a ritmo sostenuto. Se lo scanner 3D è wireless, questi vantaggi sono solo amplificati, poiché una maggiore manovrabilità rende naturalmente più facile la scansione di superfici difficili e oggetti con caratteristiche complesse.
Dato che ci sono così tanti dispositivi portatili disponibili, con gamma, risoluzione della texture e capacità di cattura dei punti variabili, è anche più facile per i nuovi utenti trovarne uno che si adatti alle loro esigenze applicative in questa categoria.
L'accessibilità è un altro dei fattori più allettanti che continua a rendere la scansione 3D portatile un'ottima alternativa all'ingombro e il costo delle CMM. Il più delle volte, gli scanner 3D sono più economici da adottare e più facili da usare. Con Artec Leo, puoi persino utilizzare la sua fotocamera a colori integrata combinata e la fotocamera 3D per tenere traccia dei progressi della scansione in tempo reale tramite il suo display.
Il pannello tattile interattivo da 5,5 pollici dello scanner 3D wireless basato sull'intelligenza artificiale Artec Leo.
Chi lavora nella produzione industriale può anche automatizzare l'ispezione delle parti. I dispositivi di scansione 3D portatili possono essere montati su bracci robotici che a loro volta possono essere controllati con l'intelligenza artificiale. In questo modo è possibile misurare interi lotti di parti utilizzando il percorso di scansione ideale, ottenendo sia velocità che precisione di acquisizione.
Punto Chiave
Gli scanner 3D portatili tendono ad essere molto efficienti quando si tratta di velocità, precisione e scala. Inoltre, hanno spesso un costo iniziale più basso, rendendoli l'opzione più popolare!
Scanner 3D montati su robot
Questo ci porta a soluzioni di scansione robotizzate. Sebbene non sia un tipo distinto di scanner laser 3D, tali configurazioni rappresentano ancora un interessante mezzo di automazione. Che si tratti di sistemi portatili o di scanner laser a lungo raggio, la meccanizzazione offre molti potenziali vantaggi, in particolare se adottata in ambienti industriali.
Uno dei principali vantaggi della scansione con braccio robotico è ridurre la quantità di interazione umana necessaria all'interno della metrologia 3D, con una conseguente minore possibilità che i prodotti vengano misurati in modo errato. Questa soluzioni, una volta implementate nelle linee di produzione, sono anche particolarmente abili nel multitasking veloce, acquisendo dati e analizzando contemporaneamente la qualità delle parti.
I bracci robotici dotati di scanner 3D offrono quindi una potenziale soluzione ai colli di bottiglia che possono verificarsi durante i processi di garanzia di qualità ad alto rendimento con le CMM tradizionali. Tuttavia, l'attacco di soluzioni metrologiche 3D a una base fissa li limita naturalmente a operare in un'area predeterminata. Pertanto, queste configurazioni richiedono un'ampia pianificazione in anticipo e non sono raccomandate per affrontare i casi d'uso in cui la flessibilità è un prerequisito.
Scanner 3D a posizione fissa
Utilizzando alcuni tipi di scanner laser 3D, è ora possibile scansionare oggetti su una scala davvero epica, dalle turbine eoliche a interi edifici e ambienti esterni che si estendono su vasti territori.
Davanti a questi compiti, molti si rivolgono a dispositivi di metrologia 3D LIDAR (Light Detection and Ranging). Questi scanner 3D possono essere montati e lasciati scansionare da soli con accuratezza, a distanza, con il minimo intervento umano.
Il più recente scanner laser 3D a lungo raggio di Artec 3D, Artec Ray II, al lavoro.
Questa tecnologia non è invece adatta ad applicazioni su piccola scala, un'area in cui gli scanner portatili sono spesso più efficaci. Inoltre, l'esperienza richiesta con essi è piuttosto alta, soprattutto quando si tratta di utilizzare effettivamente i loro dati. Di conseguenza, è consigliabile sviluppare la tua esperienza prima di acquistarne uno.
Sono disponibili anche soluzioni di scansione a luce strutturata e infrarossi, progettate per essere posizionate su treppiedi telescopici. Tuttavia, anche se questi scanner possono essere configurati per acquisire dati da varie altezze e a distanze, la loro natura statica gli fa perdere gran parte della manovrabilità che rende questi dispositivi portatili unici.
Punto Chiave
Prima di acquistare uno scanner 3D metrologico, vale la pena considerare dimensioni e scala: quanto è grande l'oggetto da misurare, quanti ne devi scansionare?
Se stai cercando un'alternativa "jolly", potrebbe valere la pena considerare la fotogrammetria. Sistemi come Artec Metrology Kit consentono di misurare con un'incredibile accuratezza fino a 2 micron e completare le attività di ispezione della qualità e analisi delle deformazioni accumulando errori minimi. In pratica, ciò significa che può essere utilizzato per misurare i cambiamenti geometrici di componenti come parti di veicoli e serbatoi di stoccaggio con elevata accuratezza e analizzare la loro deformazione del materiale sotto carico.
Pur essendo implementabile senza componenti aggiuntivi, il kit può anche essere integrato in flussi di lavoro industriali più ampi o utilizzato come strumento di riferimento per ottenere una precisione di scansione 3D ancora più elevata sulla distanza.
I migliori scanner 3D per metrologia del 2025
Sono quindi queste (in generale) le diverse categorie di scanner 3D metrologici. Ma quale modello dovresti adottare? Esaminiamo alcuni dei vantaggi delle nostre ultime soluzioni di metrologia 3D.
Artec Ray II
Partiamo dallo scanner 3D a lungo raggio di Artec 3D, Artec Ray II. Questo dispositivo consente di catturare oggetti fino a 130 metri di distanza con alta precisione. Non solo Ray II può creare scansioni nitide, ricche di dettagli e accurate, ma lo fa a un ritmo fino a due milioni di punti al secondo. In pratica, permette agli utenti di digitalizzare o misurare oggetti di dimensioni che vanno da una turbina a intere fabbriche più rapidamente, e migliorare il loro ROI sprecando meno tempo nell'acquisizione dei dati.
Gli utenti possono accedere a tutte le funzionalità principali dello scanner 3D Artec Ray II tramite il suo pannello di controllo integrato.
Se montato su un treppiede, Ray II è in grado di catturare ogni oggetto nel suo raggio d'azione con un solo clic. Ciò semplifica il processo di garanzia della qualità su oggetti e veicoli di grandi dimensioni come automobili e aerei, all'interno e all'esterno, con elevata accuratezza. Puoi persino acquisire le dimensioni e la disposizione degli edifici con il dispositivo o utilizzarloper ispezioni direttamente in fabbrica. Grazie al suo treppiede, Ray II può anche essere montato in diverse posizioni all'interno di uno spazio per garantire che gli oggetti scansionati vengano catturati da tutti i lati.
Se lo si desidera, Artec Ray II può essere utilizzato anche tramite tablet o smartphone, rendendolo portatile e utilizzabile da remoto. Se hai bisogno di scansionare l'esterno di una nave, ad esempio, potresti montare il dispositivo sopra la nave e azionarlo dal livello del suolo, senza doverti preoccupare di far arrivare i cavi fino al monitor del PC per poter monitorare i progressi.
Artec Micro II
Diametralmente opposto nelle sue caratteristiche, troviamo Artec Micro II. Utilizzando questo dispositivo ad altissima accuratezza è possibile scansionare oggetti con un’accuratezza fino a 5 micron. In pratica, lo scanner è l'ideale per il reverse engineering o l'esecuzione di ispezioni di qualità su piccoli oggetti con design intricati, come piccole staffe industriali, ingranaggi e cuscinetti. In altre applicazioni, è possibile catturare gioielli pregiati e modelli dentali, se lo si desidera.
Utilizzando le sue quattro telecamere a 13 MPX, Micro II raccoglie piccoli dettagli e scruta in profondità nelle rientranze di aree difficili da vedere per risultati approfonditi e ripetibili. Altamente automatizzato e abbastanza compatto da stare sulla tua scrivania, può essere facilmente integrato negli spazi di lavoro esistenti.
Punto Chiave
Non importano la dimensioni, la scelta di soluzioni di scansione 3D è talmente ampia che puoi scegliere quella che si adatta di più alle tue esigenze.
Artec Spider II
Si potrebbe dire che lo scanner portatile Artec Space Spider II, basato sulla tecnologia della luce blu, è simile ad Artec Micro in quanto è costruito per la scansione 3D di precisione, ma la sua portabilità gli permette di accedere a una gamma più ampia di applicazioni. Ad esempio, Spider II è in grado di catturare oggetti più grandi ad alta risoluzione, e la sua tecnologia a luce blu gli consente di raggiungere un’accuratezza fino a 0,05 mm.
Lo scanner 3D di livello metrologico Artec Spider II che digitalizza un carter.
Space Spider II è l'ideale anche per catturare piccole aree di oggetti industriali molto più grandi. Infatti, grazie a questo scanner 3D incredibilmente versatile, è possibile eseguire il rendering di parti con geometrie complesse, spigoli vivi e nervature sottili con facilità, rendendolo una soluzione di metrologia 3D ideale.
Artec Point
A differenza degli altri scanner 3D portatili nella nostra lista, Artec Point utilizza dei target. Ciò significa che di solito richiede agli utenti di applicare dei target agli oggetti prima dell'acquisizione dei dati.
Teoricamente, ciò ne limita l'applicabilità. Ma in cambio, la dipendenza di Point dai target comporta numerosi vantaggi. Con un’altissima accuratezza e una risoluzione fino a 0,02 mm, il dispositivo è costruito specificamente per applicazioni di livello metrologico con elevate tolleranze. Point è stato testato in condizioni ISO, quindi gli utenti industriali sanno che funzionerà come richiesto.
Il design generale dello scanner si presta anche al reverse engineering e all'ispezione di precisione. È dotato di una cornice esterna ad arco e angolata, che gli conferisce un ripido angolo di visuale che gli consente di "vedere" nelle aree oscurate. Point non è limitato nemmeno dal tipo di oggetto da scansionare. Con tre modalità di scansione: una per catturare oggetti di grandi dimensioni a ritmo sostenuto, un'altra per l'acquisizione di dettagli complessi e una terza per la scansione all'interno di buchi profondi, gli utenti possono scegliere l'impostazione più adatta alla loro applicazione.
Artec Metrology Kit
Un'altra opzione per svolgere attività di misurazione industriale è Artec Metrology Kit. Basato sulla fotogrammetria ottica invece che sulla scansione 3D a luce strutturata, il sistema può catturare oggetti con un'eccezionale accuratezza di misurazione a punto singolo fino a due micron. Questa caratteristica, insieme all'ampia compatibilità software del kit, lo rende l'ideale per l'analisi con precisione metrologica della deformazione e l'ispezione di oggetti di grandi dimensioni come pale di turbine o parti di aeromobili.
Un ingegnere che utilizza un Artec Metrology Kit per misurare una costruzione di grande formato.
In riconoscimento dell'efficacia di Artec Metrology Kit in settori come questi, è stato insignito di certificazioni prestigiose come VDI e DAkkS. Pertanto, i produttori possono utilizzare il Metrology Kit in sicurezza sapendo che ha già superato i rigorosi regimi di test degli organismi di certificazione con sede negli Stati Uniti e in Germania e ha dimostrato il suo valore come mezzo per acquisire scansioni altamente accurate.
Punto Chiave
La scansione 3D può essere implementata insieme alla fotogrammetria per misurare oggetti su larga scala con maggiore precisione.
Sebbene sia possibile utilizzare il sistema come soluzione autonoma, può anche essere implementato come strumento di riferimento per scanner 3D portatili. Ciò migliora la precisione di acquisizione a distanza, in particolare quando si scansionano oggetti di grandi dimensioni. È un dato di fatto, gli utenti sia della fotogrammetria Artec che della scansione 3D possono ottenere una precisione 14 volte maggiore su una distanza di 15 metri, e i vantaggi di tali configurazioni aumentano con la grandezza degli oggetti scansionati.
Come scegliere uno scanner 3D per la metrologia
Come puoi vedere, ci sono molti scanner 3D metrologici disponibili sul mercato. La domanda sorge spontanea: quale scegliere? Non esiste una soluzione unica per tutti, fotogrammetria, luce strutturata o scansione laser, quindi ci sono diversi aspetti da considerare prima di investire in questa tecnologia.
Accuratezza
La maggior parte dei dispositivi sono classificati con un valore di accuratezza entro un certo numero di millimetri. In realtà, questo valore ti dice quanto lo scanner si può avvicinare a una misurazione delle vere dimensioni di un oggetto. I livelli di accuratezza variano a seconda del modello, ma è generalmente accettato che sia necessaria un’accuratezza di scansione singola (al contrario di una accuratezza volumetrica) di 0,1 mm o meno per misurare o creare efficacemente gemelli digitali di un oggetto.
Quando si tratta di metrologia 3D, maggiore è la gamma d'errore minore è l'efficacia di un dispositivo. Nelle applicazioni come l'ispezione delle parti, ad esempio, l'integrità dei dati è essenziale per garantire che siano stati fabbricati in linea con i progetti iniziali del prodotto. Allo stesso modo, eventuali deviazioni significative creeranno un altro ostacolo al raggiungimento dei principali obiettivi di garanzia della qualità: rilevamento e risoluzione dei difetti e aumento della ripetibilità del prodotto.
Risoluzione
Se stai valutando l'acquisto di uno scanner metrologico 3D, dovrai anche considerare quanto è intricato il livello di dettaglio che stai cercando di catturare. Scansionare componenti complessi, coperti da superfici scure o riflettenti, attraverso fori o superfici profondamente incavate sarà sempre più complicato che con oggetti unici e monolitici. Ma puoi semplificarti la vita controllando che gli scanner che acquisti soddisfino determinate specifiche.
Una scansione 3D altamente dettagliata acquisita con le tecnologie di scansione 3D incredibilmente precise di Artec 3D.
Uno delle più importanti è la risoluzione 3D. Piuttosto che la risoluzione delle immagini di scansione stesse, il termine descrive il divario minimo tra due punti sulle mesh 3D risultanti. Una maggiore risoluzione significa più punti dati da elaborare, ma in genere produce anche modelli con maggiori dettagli. Chiunque desideri catturare texture a colori dovrà anche tenere conto dei bit per pixel di un dispositivo. Più alto è il BPP, migliore è la capacità di acquisizione dei colori.
Dimensioni
Può sembrare ovvio, ma i potenziali utilizzatori della scansione 3D devono prima considerare quanto è grande l'oggetto che intendono digitalizzare o misurare. Con i dispositivi portatili, ad esempio, è possibile acquisire la più ampia varietà di oggetti di dimensioni medio-grandi. Per Artec 3D questa flessibilità è uno dei motivi per cui il nostro scanner wireless Artec Leo continua ad essere così popolare. Tuttavia, se stai cercando di scansionare su microscala o catturare oggetti di dimensioni estremamente grandi come aerei o strutture come edifici, potrebbero essere più adatti altri dispositivi.
Mentre Artec Micro II cattura i dettagli più raffinati, Artec Ray II è progettato per gestire oggetti molto più grandi.
Quindi, come si fa a capire la capacità di uno scanner 3D? La distanza di lavoro di un dispositivo ti dirà quanto devi essere vicino per catturare un determinato oggetto. Che questa cifra debba essere alta o bassa dipenderà (almeno in una certa misura) dalla tua applicazione di destinazione. Se hai intenzione di catturare paesaggi o infrastrutture a distanza, la scansione laser LIDAR a lungo raggio è probabilmente l'opzione migliore. D'altra parte, se hai intenzione di lavorare in spazi più stretti e angusti, uno scanner portatile a breve distanza di lavoro sarebbe più adeguato.
Velocità
A seconda dell'applicazione, è possibile eseguire sia la scansione 3D di volumi elevati di piccole parti, sia un basso numero di strutture più grandi. Abbiamo affrontato le specifiche su larga scala in precedenza, quindi ora esploreremo i fattori che bisogna tenere in considerazione quando si deve eseguire scansione 3D per la garanzia della qualità in aree ad alto rendimento come le linee di produzione.
Una delle diverse metriche che bisogna prendere in esame è la velocità di acquisizione dei dati di un dispositivo. Spesso misurata in punti al secondo, più alto è questo numero, più rapidamente si sarà in grado di raccogliere punti dati lungo la superficie di un oggetto. Sebbene ci siano solo piccole differenze tra i tempi di esposizione 3D di molti dispositivi moderni, questo ha anche un effetto a catena sulla velocità.
Anche il campo visivo del tuo scanner 3D, ossia l'area massima che è in grado di catturare da una determinata distanza, può influire sul ritmo di scansione. Ad esempio, Spider è ottimizzato per la precisione ed è quindi abile nella scansione all'interno di un'area di 171 x 152 mm, mentre Artec Leo ha una portata più ampia di 838 × 488 mm. Ciò significa che anche se entrambi possono catturare oggetti della stessa dimensione complessiva, il primo impiegherà più tempo per farlo rispetto al secondo.
In altri casi, caratteristiche come la facilità d'uso possono influire anche sul throughput, dato che più tempo si impiega a padroneggiare uno scanner 3D, meno è probabile che gli utenti siano produttivi. Con un dispositivo portatile, per esempio, diventa anche più facile aggirare eventuali ostacoli tra te e l'oggetto che stai cercando di misurare. Pertanto, la comodità della scansione non è solo una questione di esperienza dell'utente, è una parte importante per aiutare gli utenti a portare a termine il compito.
Mobilità
Poiché Artec Leo è completamente privo di cavi, può essere utilizzato per acquisire scansioni in condizioni difficili.
Ultimo ma non meno importante, vale la pena chiedersi: ho bisogno di uno scanner 3D montato o portatile? Il primo è di solito l'ideale per la scansione 3D in volumi elevati o per catturare oggetti di grandi dimensioni (si pensi a grandi parti di aeromobili e fabbriche), mentre il secondo ha le proprie permutazioni specifiche.
In teoria, anche i dispositivi portatili a basso costo offrono una libertà di movimento che consente ai loro utenti di catturare un oggetto bersaglio da qualsiasi angolazione. Ma, in pratica, tendono ad avere cavi che limitano queste operazioni. Gli utenti di questi scanner 3D dovranno quindi considerare la vicinanza alla presa di corrente, nonché la posizione dell'oggetto che intendono catturare.
Punto Chiave
Pianificare in anticipo può aiutare a superare i problemi iniziali di scansione 3D. Ad esempio, se hai difficoltà a causa di limitazioni di spazio o di illuminazione, puoi posizionare l'oggetto da scansionare altrove?
Se fossero nel settore automobilistico e cercassero di scansionare l'interno di un veicolo in un impianto di assemblaggio, ad esempio, il cavo sarebbe in grado di passare attorno ai sedili e ad altri ostacoli interni?
Le soluzioni di metrologia 3D come Leo superano questi problemi dato che sono completamente prive di cavi. Oltre ad essere il primo scanner 3D wireless e basato sull'intelligenza artificiale al mondo, questa portabilità significa che il dispositivo è migliore nel raccogliere dati da angolazioni difficili da raggiungere. Grazie al suo schermo integrato, gli utenti possono anche concentrarsi sull'acquisizione di tutti i punti dati giusti, senza dover continuare a cambiare monitor per vedere come sta andando la scansione.
Quali sono le differenze tra CMM e scanner 3D?
Utilizzando i criteri di cui sopra, è chiaro il motivo per cui gli scanner 3D stanno facendo breccia nel campo della metrologia industriale. Sebbene le CMM abbiano ancora un leggero vantaggio in termini di accuratezza, raggiungendo solo pochi micron, molte applicazioni non sono così esigenti in termini di tolleranza. In questi casi, è spesso preferibile una scansione flessibile e ad alta velocità.
Ciò è particolarmente vero quando si catturano oggetti delicati o che non possono essere toccati a causa di problemi di contaminazione. Anche se gli scanner 3D possono essere facilmente manovrati per catturare oggetti complessi a mano libera, le sonde possono fare più fatica a rilevarli. Pertanto, le CMM possono mantenere un vantaggio in alcuni casi d'uso aerospaziali e automobilistici, ma la scansione 3D offre un'alternativa veloce, flessibile e affidabile per il reverse engineering e l'analisi altrove.
Punto Chiave
Può essere facile concentrarsi sulle metriche di velocità o accuratezza, ma non dimenticare che la flessibilità può essere cruciale per ottenere il massimo dal tuo dispositivo!
Dove viene utilizzata la metrologia 3D?
Garanzia di qualità
Una delle applicazioni più comuni della scansione 3D metrologica è l'ispezione delle parti. All'interno di ambienti industriali, i produttori utilizzano la tecnologia per verificare che i componenti finali possano funzionare come progettato. Questo processo è fondamentale non solo per garantire la qualità del prodotto (e la soddisfazione del cliente se è pensato per la vendita), ma evitando errori di produzione costosi e dispendiosi in termini di tempo.
Sebbene l'uniformità delle parti sia la chiave del successo della maggior parte delle iniziative di produzione, il livello di tolleranza per le deviazioni è particolarmente basso in alcuni settori. In settori strettamente regolamentati come quello aerospaziale, i componenti devono spesso soddisfare rigorosi criteri di calore, peso e resistenza chimica. Di conseguenza, i difetti in questo campo presentano un potenziale rischio di fallimento. Con la scansione 3D, puoi evitare che ciò accada assicurandoti che le parti siano prodotte secondo le specifiche.
In un'applicazione in campo aeronautico, un team del Luxembourg Air Rescue ha precedentemente implementato la scansione Artec per modellare in 3D un elicottero. Tra le altre cose, ciò ha permesso agli ingegneri di ispezionare il corpo esterno del veicolo alla ricerca di danni causati da impatti inflitti durante il volo in condizioni meteorologiche avverse o durante atterraggi difficoltosi. Utilizzando i dati raccolti, il team continua a ridurre al minimo i tempi di fermo dell'elicottero valutando e diagnosticando rapidamente i difetti.
Reverse engineering
Sfruttando le misurazioni ottenute tramite soluzioni di metrologia 3D è anche possibile eseguire il reverse engineering, la digitalizzazione e la modifica dei parametri di un componente per migliorarne le prestazioni. Tale digitalizzazione può essere particolarmente utile quando si tratta di reperire parti fuori produzione, che una volta esaurite possono diventare rare o costose e, in alcuni casi, scomparire del tutto. Piuttosto che eliminare o aggiornare gradualmente le vecchie apparecchiature, il processo di scansione 3D offre ai produttori un mezzo per ripararle e continuare ad utilizzarle in modo economico.
Naturalmente, eseguire questa operazione in modo efficace dipende dagli utenti che accertano l'intento progettuale dell'inventore della parte e riducono al minimo gli errori accumulati. Le parti con superfici scure o riflettenti, così come quelle con forme organiche, saranno naturalmente più difficili da digitalizzare. Ma con pacchetti software come Artec Studio, che consentono l'allineamento automatico delle scansioni, oltre a fornire agli utenti strumenti di surfacing automatico o manuale, è sicuramente più facile da ottenere.
La mappatura della distanza di Artec Studio viene utilizzata per valutare le aree di deviazione.
Se hai bisogno di accedere a strumenti di ispezione di scansione 3D più avanzati, Artec Studio offre anche una perfetta compatibilità con software come ZEISS INSPECT Optical 3D e Geomagic Control X.
Test e iterazioni del prodotto
Durante lo sviluppo del prodotto, essere in grado di digitalizzare e iterare rapidamente i progetti è fondamentale per il successo. La scansione 3D rende la creazione di modelli 3D ad alta precisione facile e veloce, in modo da accelerare i processi di progettazione più ampi. Allo stesso modo, l'ispezione iniziale del prototipo è fondamentale per identificare e appianare eventuali difetti: anche in questo caso gli scanner 3D possono svolgere un ruolo chiave.
In ASICS, ad esempio, le scarpe da corsa vengono scansionate in 3D per l'ispezione del design, l'iterazione e il marketing utilizzando il predecessore di Spider II, Artec Space Spider. L'integrazione di questa tecnologia nel flusso di lavoro dell'azienda ha migliorato le sue capacità di visualizzazione e le ha permesso di valutare meglio i prodotti prima che raggiungano gli scaffali. Nella produzione, lo stesso concetto può essere applicato all'acquisizione di parti legacy al fine di implementare aggiornamenti di design durante i retrofit.
Analisi delle deformazioni
Come per le strutture aerospaziali, molti degli elementi di design visti nell'industria automobilistica sono soggetti a intense deformazioni sotto carico. Per motivi di sicurezza, le case automobilistiche sono quindi obbligate ad analizzare in che modo le loro prestazioni sono influenzate dall'uso continuato. Ma come riescono a farlo rapidamente e con l’accuratezza necessaria per la metrologia?
Molti ora utilizzano la scansione 3D per valutare le prestazioni dei prototipi o per vedere come alcune parti (come i serbatoi) vengono influenzate da diverse condizioni ambientali nel tempo. A differenza delle CMM, questa tecnologia può anche essere implementata a un ritmo più rapido. Ciò la rende più adatta per analizzare la posizione di componenti come i perni di saldatura nel telaio delle auto su linee di produzione attive.
La scansione di un Dodge Charger in fase di fusione con un modello 3D dello stesso veicolo in preparazione per l'ispezione su Artec Studio.
Su una scala più ampia, la scansione 3D è perfetta anche per ispezionare il degrado delle infrastrutture nel tempo. La ricerca negli Stati Uniti ha dimostrato che questa tecnologia è in grado di scoprire le capacità di strutture come ponti con accuratezza, ad alta velocità, in tutto il paese.
Conclusioni
Nel complesso, l'ambito delle applicazioni della scansione 3D metrologica può essere piuttosto ampio, ma è chiaro che la tecnologia è particolarmente efficace nell'aiutare a migliorare la qualità del prodotto. Questo compito viene svolto principalmente facilitando la raccolta di misurazioni 3D accurate, che consentono quindi ai produttori di capire meglio come funzioneranno le parti finali.
In pratica, queste informazioni non solo consentono agli utenti della scansione 3D di portare i prodotti sul mercato più rapidamente, ma forniscono loro anche un mezzo di reverse engineering delle parti fuori produzione che utilizzano ancora. In altri settori, alcuni si rivolgono anche a dispositivi che possono essere montati su bracci robotici, in modo da poter implementare la tecnologia su una scala e una velocità maggiori di quelle attualmente consentite dalle CMM.
Sono i vantaggi in fatto di velocità, scalabilità e flessibilità che rendono il processo di scansione 3D un'alternativa interessante ai metodi di misurazione tradizionali come l'uso di macchine di misurazione a coordinate, in particolare quando si tratta di applicazioni di ispezione o reverse engineering.
Leggi anche questo
Il LiDAR è una tecnologia di mappatura che utilizza la luce laser per misurare la distanza da una superficie bersaglio. In poche parole, genera una mappa 3D di qualsiasi cosa, da una stanza a grandi aree di terreno con una precisione sbalorditiva. In questo articolo, vedremo di cosa sono capaci le soluzioni LiDAR, quali sono i diversi tipi di LiDAR e come viene utilizzata questa tecnologia.
Altre informazioni da
Il centro di apprendimento
Per capire veramente come alcuni dei migliori scanner 3D al mondo catturano oggetti di tutte le dimensioni e complessità, dobbiamo prima dare un'occhiata più da vicino a come funziona la luce strutturata. In questo semplice articolo imparerai anche i vantaggi della luce strutturata rispetto ad altre tecnologie, tra cui le macchine CMM e la fotogrammetria CGI. Parleremo anche di alcune superfici che potrebbero risultare impegnative anche per gli scanner 3D a luce strutturata.
Il reverse engineering è un processo in cui un oggetto fisico viene decostruito e misurato per comprenderne il design, come funziona e come è stato realizzato. Potrebbe trattarsi di qualsiasi cosa, da un’enorme portaerei o una struttura architettonica fino al minuscolo insieme di ingranaggi ad incastro di un orologio svizzero.
Dopo aver esaminato i principali elenchi di scanner 3D disponibili su Internet, abbiamo notato che la maggior parte di essi non include informazioni sui parametri chiave degli oggetti da scansionare. Elementi importanti come le dimensioni degli oggetti e le applicazioni per le quali utilizzerai lo scanner non sono adeguatamente affrontate. Questa panoramica ha lo scopo di colmare questa lacuna e aiutarti a trovare la migliore soluzione 3D per il tuo progetto.