3D-сканирование деталей:
точность, недоступная зрению

3D-сканирование деталей наряду с другими современными технологиями успешно заменило работу с бумажными чертежами. А сам инженер из специалиста, трудящегося у кульмана, превратился в уверенного компьютерного пользователя. Цифровизация стала не просто трендом, а необходимостью. И высокоточная фиксация объекта, создание его виртуальных копий сегодня используются практически повсеместно, в том числе и в металлообработке.   
 

3D-сканирование -
простым и профессиональным языком

Процесс сканирования детали для получения 3D-модели можно сравнить с работой фотографа, только вместо плоского изображения формируется объемное. Особое устройство - 3D-сканер – направляет на объект лазерный луч, структурированный свет или другое излучение. Отражаясь, они позволяют точно определить его форму и размеры.

Представьте, что вы изготовили деталь и хотите повторить её очертания. Чтобы это сделать, можно облепить ее со всех сторон каким-нибудь вязким материалом: например, пластилином. Трехмерный сканер действует подобным образом, но вместо реального материала “облепляет” объект миллионами световых точек. 

Таким образом, процесс основан на принципе захвата геометрических данных поверхности объекта и их преобразования в цифровую трехмерную модель. Его можно разделить на несколько этапов:

• собственно сканирование. Оборудование испускает на объект излучение, которое, отражаясь от него, фиксируется сенсорами;
• формирование облака. На основе анализа отраженного излучения сканер регистрирует координаты множества точек на поверхности объекта, создавая их так называемое “облако”. Каждая точка в нем несет информацию о своем положении в трехмерном пространстве;
• обработка данных. Важнейший этап услуг 3D-сканирования деталей, когда полученное облако подвергается обработке. Из него удаляют шумы и искажения, а также “сшивают” данные с разных ракурсов сканирования, если объект был отсканирован в несколько этапов;
• создание полигональной модели - визуального представления объекта, состоящего из множества треугольников (полигонов);
• оптимизация модели - уменьшение количества полигонов без потери точности. Это делается для упрощения ее дальнейшего использования.

 В результате всех этих усилий получается цифровая 3D-модель, которая с высокой точностью повторяет форму исходного объекта и может быть использована для разных инженерных и производственных задач. Причем сегодня для 3D-сканирования цена остается намного доступнее, чем пару десятилетий назад, так как процесс давно вошел в обиход.  

Виды 3D-сканирования: многообразие методов

Получить точную трехмерную копию объекта можно несколькими способами. Самый очевидный, но не самый простой - контактное сканирование. При нем сканер физически контактирует с объектом с помощью специального щупа, регистрируя его координаты в пространстве. Плюсы техники - высочайшая точность, возможность работы с мелкими и рельефными деталями. Минус - низкая скорость. К тому же контакт с объектом не всегда бывает желателен.   

К бесконтактному сканированию относятся три метода:

• лазерное. Основано на измерении времени прохождения лазерного луча от сканера до объекта и обратно. Обеспечивает высокую точность и скорость процесса;
• структурированное освещение. Проекция на объект светового рисунка (сетки, полос) и анализ его деформации для определения формы поверхности. Отличается высокой точностью и хорошей детализацией;
• фотограмметрия. Создание 3D-модели на основе анализа серии фотографий объекта, сделанных с разных ракурсов. Доступный и универсальный метод, но требует тщательной калибровки и обработки изображений.

Применяют для 3D-сканирования деталей и компьютерную томографию (КТ). Объект в этом случае “просвечивается” рентгеновскими лучами. В результате специалисты получают послойные изображения его внутренней структуры. 

Эта технология позволяет “заглянуть” внутрь объекта, поэтому подходит для анализа скрытых дефектов и для создания цифровых двойников с полной информацией о внутреннем строении. Но она относится к дорогостоящим и ограничена в размерах сканируемых объектов.

Способы использования 3D-сканирования детали 

Сканирование детали для получения 3D-модели открывает массу возможностей для оптимизации производства и создания инновационных решений. Вот лишь некоторые примеры, как его можно использовать:

• реверс-инжиниринг. Если у вас есть деталь сложной формы, а чертежей на нее нет,  операция позволит создать ее точную цифровую модель, которую затем можно использовать для производства копий или модификаций;
• контроль качества. Сравнение отсканированной 3D-модели готовой детали с ее цифровым чертежом помогает выявить мельчайшие отклонения от заданных параметров. А значит, можно своевременно обнаруживать брак и контролировать качество продукции;
• быстрое прототипирование. Сканирование ускоряет процесс создания прототипов, позволяя быстро вносить изменения в конструкцию и получать обновленные модели для тестирования;
• анализ износа и повреждений. Исследование деталей, подверженных износу, позволяет оценить степень их повреждения, рассчитать остаточный ресурс и спланировать ремонт;
• создание индивидуальных решений. Услуги 3D-сканирования деталей незаменимы при изготовлении индивидуальных медицинских имплантов, протезов, изделий для реставрации и моделирования. 
  
  

3D-сканирование и металлообработка

Трехмерное сканирование широко используется в металлообработке, но основными “потребителями” услуги считаются три направления: литьё, токарные и фрезерные операции. 

В литье эта технология позволяет проверить соответствие моделей и литейных форм заданным параметрам, выявить дефекты (раковины, трещины, деформации), что особенно важно для сложных изделий. Сравнивая 3D-модель отливки с моделью формы, можно точно определить степень усадки металла и скорректировать процесс литья для получения деталей нужной геометрии.

Перед началом обработки на токарном станке 3D-сканирование деталей, цена на которое доступна заказчику с любым бюджетом, позволяет проверить геометрию заготовки, выявить ее биение, овальность, чтобы избежать брака и оптимизировать процесс обработки. 3D-модель детали, полученная с помощью сканирования, может быть использована в создании управляющих программ для станков с ЧПУ конкретно под этот объект. А периодическое сканирование режущего инструмента позволяет оценить его износ и своевременно заменить.

Во фрезерной обработке 3D-технологии незаменимы при изготовлении деталей со сложной геометрией: например, пресс-форм, штампов, лопаток турбин. Полученные модели тоже позволяют создавать управляющие программы, но уже для сложных  многоосевых станков с ЧПУ. Предварительное 3D-сканирование деталей также используется для точного нанесения гравировок. А исследование поврежденных участков металла помогает создать 3D-модель зоны, требующей ремонта. 

Хотите выполнять металлообработку с использованием самых современных технологий? Наши предприятия создадут для вас трехмерные модели любых объектов. Обращайтесь!  

Услуга			Стоимость, руб.
3D-сканирование простой детали			от 2500
3D-сканирование детали средней сложности			от 5000
3D-сканирование сложной детали			от 10 000
3D-сканирование деталей с высокой точностью			от 15 000
3D-сканирование цветных деталей			от 7000
3D-моделирование по результатам сканирования			от 3000
Реверс-инжиниринг по результатам сканирования			от 10 000
Контроль качества деталей по результатам сканирования			от 5000