Doelmarkeringen voor 3D-scans in reverse engineering!

Om producten of hun onderdelen te digitaliseren, worden deze meestal vastgelegd met een 3D-scanner. Hiervoor zijn verschillende soorten scanmethodes. Er wordt onderscheid gemaakt tussen de volgende apparaten en processen.

Scanner – Scanmethode:

• CT-scanner – CT-scan
• Witlichtscanner – Witlichtscan
• Blauwlichtscanner – Blauwlichtscan
• Infraroodscanner – Infraroodscan
• Langeafstandsscanner – terrestrische scan
• Laserscanner – Laserscan

Vanwege hun prestaties wordt meestal een van de bovengenoemde typen 3D-scanners gebruikt voor het meten van componenten. Er zijn echter vaak kleine hindernissen te overwinnen bij het gebruik van deze apparaten. In veel gevallen ontstaan ​​er problemen tijdens het scanproces, bijvoorbeeld wanneer zwarte, reflecterende of transparante oppervlakken moeten worden gescand. Hetzelfde geldt voor symmetrische lichamen zoals kubussen of trechters, maar ook voor het detecteren van uitzonderlijk kleine of grote objecten.

Experts van Mako-Technics raden daarom aan om de scanmodus “met markeringen” te gebruiken. Het scanproces verloopt vlotter en de resultaten zijn betrouwbaarder en ‘schoon’. De doelen moeten asymmetrisch op het object worden geplaatst. De afstand kan enigszins variëren, afhankelijk van de scanner, elk apparaat moet dan tijdens het scanproces te allen tijde 3 – 5 doelen in het gezichtsveld hebben om het onderdeel vast te leggen.

Belangrijk:

Het toevoegen van markeringen tijdens de scan is mogelijk. Verwijderen of herpositioneren is dat echter niet.

Voorbeeld en technische achtergrond

Om de basisbehoefte nogmaals te illustreren, volgt hier het volgende voorbeeld:

Bij het vastleggen van een kubus kan de scanner niet automatisch bepalen welke zijde van de kubus wordt gescand. De bevestiging van richtmarkeringen zorgt ervoor dat de afzonderlijke pagina’s tijdens het oriënteren duidelijk worden geïdentificeerd. Op deze manier herkent het apparaat welke zijden van de kubus al zijn opgenomen en welke niet. Door de richtmarkeringen asymmetrisch aan te brengen, is elke zijde van de kubus duidelijk herkenbaar voor de scanner, vergelijkbaar met een dobbelsteen met de cijfers 1 tot en met 6.

Technische achtergrond:

3D-scans bestaan ​​uit punten waarvoor in het coördinatenstelsel een positie op de X-, Y- en Z-as wordt bepaald. Elk punt in de dataset bestaat uit een simpele combinatie van 3 cijfers, bijvoorbeeld 125;256;350. Dit bepaalt nu de exacte positie van dit punt uit X, Y en Z. Met deze methode worden punten met zeer kleine intervallen geregistreerd en opgeslagen. Dit gebeurt allemaal met moderne scanners met een enorme snelheid.

Target Marks-stickers

Zoals eerder vermeld, stelt het vastleggen van moeilijke oppervlakken en geometrieën 3D-scanners voor een aantal problemen die moeten worden opgelost. Doelstickers zijn in veel gevallen de eenvoudigste oplossing. De meest voorkomende varianten zijn tussen de 3 en 6 millimeter groot, maar de te gebruiken puntdiameter is uiteraard afhankelijk van het meetvolume. Voor elke scanner zijn er doelmarkeringen-stickers die speciaal door de fabrikant zijn gemaakt. Deze dient u zeker mee te bestellen bij het bestellen van de scanner voor de eerste proefscans. Het is ook raadzaam om de eigen zelfklevende doelmarkeringen van “Scanner Marken” te gebruiken voor mogelijke apparaattests of om dit te regelen met de hotline van de fabrikant.

Naast de diameter verschillen richtmerkstickers ook in de verschillende reflectie van het materiaal. Hiervoor zijn lange reeksen tests uitgevoerd door de scannerfabrikanten. De scansnelheid zelf wordt grotendeels bepaald door de kwaliteit van de richtmerken. Een doelmerk dat niet of slechts langzaam wordt geïdentificeerd, brengt altijd het risico van onnauwkeurigheden met zich mee, maar belemmert in ieder geval een snelle en schone detectie van de componenten.

Een ander verschil is de hechting van de lijm. Als stiften slechts kort op het gewenste object hoeven te blijven en snel moeten worden verwijderd, raden wij aan om stiften met een laag kleefgehalte te gebruiken.

Het aanbrengen van de richtmerken is een aanzienlijke tijds- en inspanningsinvestering. Doelstickers op rol hebben bewezen bijzonder praktisch te zijn voor snel werken.

Doelmarkeringen voor scannen op grote afstand

Deze markers met een grotere diameter zijn niet verkrijgbaar als zelfklevende kant-en-klare doelen. De verschillende fabrikanten hebben hier hun eigen formulieren, die als pdf-download beschikbaar worden gesteld op de websites van de fabrikanten.

De PDF-versie afdrukken op een A4-vel en deze op muren of andere vlakken plaatsen is hier een gebruikelijke manier.

De verschillende soorten en maten

Doelen zijn verkrijgbaar in verschillende soorten en maten. Het type marker dat moet worden gebruikt, is afhankelijk van de scanner in kwestie:

Kom hier

• Witlichtscanner voor de witlichtscan,
• Blauwlichtscanner voor blauwlichtscan of
• Infraroodscanner voor infraroodscan

Voor de 3D-scan met gestructureerd licht is het al voldoende om klassieke witte referentiepunten of richtmerken te gebruiken.

Anderzijds speelt ook de grootte van het gebruikte doel een rol. Er zijn verschillende maten afhankelijk van het type doelwit. Enerzijds zijn er zwart-witte richtmerken voor de bovengenoemde gestructureerde lichtscanners in de gebruikelijke afmetingen.

• Ø 0,8 mm
• Ø 1,5 mm
• Ø 3,0 mm
• Ø 5,0 mm
• Ø 6,0 mm
• Ø 8,0 mm
• Ø 10 mm
• Ø 12 mm

of, aan de andere kant, reflecterende doelen voor laserscanners in

• Ø 3,0 mm und
• Ø 6.0 mm.

Vanwege de fysieke vereisten en technische vereisten zijn in de praktijk andere bevestigingsmethoden ingeburgerd, die we hieronder in meer detail zullen bespreken.

Markers met een magnetische basis zijn vooral voordelig wanneer het oppervlak van de objecten magnetisch is en de doelen gemakkelijk moeten kunnen worden aangebracht en verwijderd.

Moeten de markeringen niet direct op het te scannen object worden geplaatst? Dan zijn er varianten voor klemmen of tricks met zelfklevende richtmarkeringen op tafels of draaitafels (zie onder – link). Deze helpen bijvoorbeeld wanneer objecten niet mogen worden aangeraakt of in contact mogen worden gebracht met lijm. Dus laten we de verschillende soorten doelen samenvatten:

• Zelfklevend
• Reflecterend
• Magnetisch
• Klembaar

Doelsticker: fabrikant

• Creaform
• Shining 3D
• Zeiss / GOM
• AESUB

Ontwikkelaarsinformatie waarom en hoe de stippen zijn zoals ze zijn:

Tips en trucs voor het gebruik van doelmarkeringen

Natuurlijk zijn er een paar dingen waarmee u rekening moet houden bij het gebruik van doelen. Een paar kleine trucjes kunnen hier nuttig zijn. Hoe kan een scan worden vereenvoudigd? Hiervoor geven we hieronder een aantal tips.

Het gebruik van een in de handel verkrijgbare draaitafel is praktisch en zeer eenvoudig. Voor componenten tot een grootte van ca. 300×300 mm kan ik mijn component roteren en niet alleen mezelf de scanner rond mijn component heen hoeven te verplaatsen, maar ook de markeringen van het component te bevestigen en te verwijderen.

Een bijzonder kenmerk moet hier worden uitgelegd: 3D-scanners herkennen geen zwarte vlakken. Het is precies deze natuurkundige wet die we gebruiken in ons kleine werkhulpmiddel.

Een in de handel verkrijgbare draaitafel, waarvan de diameter ongeveer twee keer zo groot is als de te verwachten componenten, wordt eerst zwart geverfd.
Vervolgens worden richtmerken asymmetrisch op de plaat en de rand gelijmd met de hoogst mogelijke kleefkracht.
Onze tool staat klaar, waarmee we vaak 30% – 50% tijdwinst behalen bij het scannen van kleine onderdelen.

Een bijkomend voordeel is dat de draaischijf al met zelfklevende richtmerken in de scanner kan worden opgeborgen. Met Shining 3D-scanners bespaart dit tijd en vermindert de rekenkracht die nodig is telkens wanneer een nieuwe dataset wordt gemaakt.

De nieuwe scan kan dan worden gestart met het object op de draaitafel en de eerder geladen markeringsmap.

De voordelen hiervan? Enerzijds kan het object worden gedraaid terwijl de scanner op zijn plaats kan blijven. Indien nodig is het gebruik van een statief ook mogelijk. Aan de andere kant kunnen de richtmerken het object niet beschadigen en hoeven ze achteraf niet opnieuw aangebracht of verwijderd te worden. Dit bespaart tijd en geld, omdat de doelstickers maar één keer op de draaischijf hoeven te worden aangebracht.

Als alternatief voor het draaiplateau kan ook een in de handel verkrijgbaar zwart tafelblad worden gebruikt. Deze optie wordt altijd aanbevolen wanneer objecten met een lage hoogte die alleen liggend kunnen worden vastgelegd, snel moeten worden gescand. U heeft dezelfde voordelen als bij de draaischijf, dat u de zelfklevende richtmerken maar één keer hoeft te bevestigen. Ook hier levert dit een flinke besparing op in tijd en geld voor de aanschaf van de doelstickers.

Een stift op een zwarte magnetische basis plakken kan ook helpen.

Een andere manier om de scan te vereenvoudigen, is het printen van piramidevormige plastic voetjes voor de doelmarkeringen. In dit geval worden aan alle zijden zelfklevende richtmerken aangebracht. Deze kunnen dan op objecten of daarnaast ernaast worden geplaatst en helpen de scanner bij de oriëntatie.

Door een markering onder of naast een object op zwarte platen te plaatsen, bespaart u het plakken aan de objecten en voorkomt u dat er lijmresten op het model achterblijven. Dit kan een voordeel zijn bij het scannen van expositiestukken in bijvoorbeeld een museum. Voorwaarde hierbij is natuurlijk dat de objecten vanwege hun grootte een dergelijk proces toelaten. Een ander alternatief is het gebruik van een referentieframe zoals het AESU-frame.

AESUB Target Marks Universeel voor alle scanners

Naast de hoogwaardige OEM-targets zijn er ook systeemonafhankelijke targets onder de merknaam AESUBdots. We wilden weten of de relatief goedkope AESUBdots compatibel zijn met de gangbare scansystemen en de OEM-doelen qua kwaliteit kunnen bijhouden. Onze tests waren consistent positief, zowel wat betreft compatibiliteit als kwaliteit. Wil je dus overstappen naar goedkopere targets, dan kunnen we zonder meer de targets van AESUB, de AESUBdots, aanbevelen.

Waar moet je op letten bij deze tips en trucs?

Bij gebruik van vooraf geverfde en gelijmde draaitafels of tafelbladen is het natuurlijk belangrijk om de grootte van de meetvelden van de betreffende scanner te noteren. Let ook op de afstanden tot het object en de ondergrond. Alleen als deze punten in acht worden genomen, kan een scan succesvol en met hoge kwaliteit worden uitgevoerd.

In principe zijn hier zeker nog andere mogelijkheden, afhankelijk van de toepassing. Desalniettemin hopen we dat we u enkele ideeën hebben kunnen geven die uw dagelijkse werk gemakkelijker zullen maken. Heb je hier meer informatie over of zelfs je eigen tips en trucs die we hier nog niet hebben vermeld? Wil je ze met ons delen of met ons van gedachten wisselen? Neem dan gerust contact met ons op! Het team van Mako-Technics kijkt uit naar uw bericht.