易用性推动了3D扫描仪在工程中的采用

即使扫描仪本身越来越小,3D扫描市场也越来越大。

LMI技术的HDI 120使用蓝色LED投影技术来捕获3D扫描,以进行逆向工程,检查测量和可视化应用。它具有防尘防水功能,可在恶劣的环境下运行。


LMI产品 LMI技术的HDI 120使用蓝色LED投影技术来捕获3D扫描,以进行逆向工程,检查测量和可视化应用。它具有防尘防水功能,可在恶劣的环境下运行。

D去年发表于《研究与市场》(Research and Markets)的数据显示,3D扫描市场规模约为20.6亿美元,并且到2018年将以14.6%的复合年增长率(CAGR)增长一倍。其中很大一部分是由医疗应用和牙科驱动的,但是原型,逆向工程,质量控制和其他应用也在不断发展。

这种增长很大程度上是由扫描仪本身的速度和准确性的稳步提高以及价格下降所推动的。扫描仪体积更小,更易于使用,并且可以为需要快速,准确的测量或想要快速生成3D模型的公司提供越来越有价值的服务。现在有手持式工业级扫描仪,价格不到20,000美元—为不需要大型,昂贵设备提供的极高分辨率和准确性的用户提供可行的选择。

六角计量的区域销售经理Burt Mason说:“当扫描仪首次出现在市场上时,由于人们不相信它们的准确性,它们没有被广泛接受。” “现在,他们已经证明了自己的价值。与硬探测系统相比,您会放弃一点精度,但是在检测方面的速度,可以捕获的数据量和颜色映射将克服这种微小的误差。”

WLS基座上的闪光灯 六角计量 WLS qFLASH是一种立体视觉系统,对机械振动,工业光和温度变化不敏感,因此非常适合在车间环境中捕获3D测量。

3D扫描的增长也受到价格低于5,000美元(某些情况下,低于1,000美元)的低成本扫描仪的影响。这些扫描仪大多数针对的是消费者,他们将其与3D打印应用程序结合使用。 3D系统的Sense扫描仪,MakerBot的Digitizer Desktop装置,由Kickstarter资助的Fuel3D扫描仪以及类似的设备就是这种情况。

LMI高清晰度成像(HDI)产品全球销售经理Thomas Tong说:“有很多人对3D扫描仪不感兴趣,因为您可以用低精度3D扫描仪完成很多工作。”技术。并非所有人都需要始终保持最后一微米的精度。随着消费类3D打印机的出现,消费市场确实提高了3D扫描的地位。”

尽管扫描仪的准确度不及工业产品,但它们在家庭用户,小型企业和业余爱好者中很受欢迎。但是,在大多数专业应用程序中,消费级扫描仪无法提供大多数设计和生产应用程序所需的精度或分辨率。这些扫描仪可以创建点云,但对于检查应用而言不够精确—而且大多数设备的坚固性或坚固性不足以应对车间环境。

对于被这些消费者模型吸引到技术的公司或设计师,研究专业级设备可能会导致相当多的标贴震惊。 “与客户交流时,我们必须向客户解释差异”,Artec集团产品管理副总裁Evgeny Lykhin说。 “您必须知道消费型扫描仪的用途是什么,以及工业设备的用途是什么。我们必须与我们的分销商进行培训,以便与客户讨论这些问题。”

T扫描5 六角计量 T扫描5适用于非接触式激光扫描,适用于CAD零件检测和逆向工程应用。

除了提供更高的精度和分辨率外,高端扫描仪还可以监视会影响测量精度的环境条件,例如温度,气压和湿度以及桌面的振动或移动。 “专业扫描仪在准确性,稳定性,分辨率,软件功能,易用性以及从头到尾的整体扫描时间方面均优于低成本激光扫描仪,” 雅达集团首席技术官Gleb Gusev说。

“补充说,“专业级扫描仪具有更高的可靠性和可重复性。”他们还提供了从头到尾的工作流程。如果您具有逆向工程应用程序,那么这些扫描仪将提供完整的工作流程,以相对较快的速度将您从原始零件转变为数字模型。消费者模型可以为您提供3D模型,但由于准确性太低,您不能依赖这些数据。”

使用方便

尽管技术规范对于评估新扫描仪的公司仍然很重要,但随着扫描功能从受过训练的技术人员和专家转移到组织内经验不足的用户,易用性变得越来越重要。

“用户已经超越了价格,准确性和速度,” Tong说。 “他们对拥有完整的功能集或性能特征更感兴趣。他们正在寻求移动性和易用性,以及您是否可以将不同或多个扫描仪连接到该解决方案。”

扫描仪制造商使配置和设置扫描仪变得更加容易和快捷,从而使用户能够以最少的培训和启动时间快速开始扫描对象。新的扫描仪采集软件正在处理预处理任务,以通过内置数据编辑,对齐和合并功能等功能加快向CAD系统的交付。

与设计和工程软件解决方案的广泛集成是另一个重要功能。例如,Artec今年将发布软件开发工具包(SDK),为软件开发人员提供公司扫描仪的集成支持。 Lykhin说:“最终用户正在寻找的是一种集成的体验以及一个安全的软件包,可以在其中完成所有工作。”

扫描仪选择标准

在实际选择3D扫描仪时,了解您的应用程序至关重要。看起来似乎很明显,但是许多公司在未明确定义要扫描的内容,要完成的数据以及要在何处进行扫描的情况下进行了一笔非常昂贵的购买。

概述应用程序将确定设备的尺寸,分辨率和精度以及设备所需的坚固性水平。汤说:“您必须知道自己要完成的工作,否则最终会买到变成纸镇的扫描仪。” “如果您不需要这种精度或性能特征,那就没有必要购买价值200,000美元的工业扫描仪。但是,花10,000美元购买无法满足您需求的产品也浪费了时间。”

应用需求将帮助指导基于以下技术规格的购买决策:

设置时间:扫描仪需要多长时间进行预热,安装,定位和校准?零件准备也会影响安​​装,因为某些零件可能需要涂层,特殊的照明条件或目标物的应用。一些较新的设备需要很少的预热时间,这意味着扫描会更快。

多功能性:并非所有扫描仪都可用于扫描或测量每个物体。确定扫描仪是否可以处理需要扫描的零件范围。

Tong说:“人们购买扫描仪时,认为他们可以扫描任何东西,这是一个普遍的误解。” “大多数扫描仪都是狭义的设备,因此,如果您需要扫描硬币,则需要的设备与要扫描汽车的设备不同。”

另外,请考虑是否需要硬探测功能或其他测量工具才能与扫描仪一起使用。汤说:“扫描仪不是灵丹妙药。” “大多数寻找扫描仪的人都有他们想要解决的测量任务或问题,他们认为扫描仪可以为他们做任何事情。您必须了解,扫描仪不能代替卡尺或其他工具。它只是工具箱中的另一个工具。”

用户要求:谁将进行实际扫描?如果设计者或非专业人士将实际使用扫描仪,那么易于使用,多功能性和设置时间的考虑将更为重要。

精度:这是扫描数据与物理对象匹配的程度,公差会根据应用程序而变化。对于工程应用中的关键设计功能,精度可能需要在0.001到0.010英寸的范围内。但是,指定不合适的紧公差会增加成本。

“需求最大的工业客户是制造业,” Lykhin说。 “他们需要尽可能高的分辨率和精度,才能将真实对象与建模对象进行比较。”

六角计量的梅森(Mason)说:“您真的必须看看规格是如何开发的,因为激光扫描仪的规格无处不在。” “如果您看到扫描仪列出的是30微米,那是什么意思?我们通过将激光扫描仪连接到便携式手臂来测试我们的系统,并对整个系统进行认证。有些公司只给您扫描仪的准确性。”

分辨率:分辨率是指采样点之间的间距,所需的分辨率将取决于必须扫描的最小特征的大小。同样,应用程序将确定所需的分辨率:例如,包装设计的分辨率可以比逆向工程或数字归档的再制造要粗糙。超精细点分辨率可以扩大点云文件的大小,因此可以相应地定义公差。

扫描仪的性能也会随着使用而改变。 Lykhin说:“由于温度波动和其他因素,所要求的扫描仪精度会随时间降低。” “规定的精度和分辨率通常由工厂校准确定。客户应该考虑的是能够在以后重新校准扫描仪而无需将其发送回制造商的能力。”

扫描仪的尺寸和范围:如果必须扫描使用中的大型物体或零件,则扫描仪的尺寸和重量(及其在移动场景中的使用能力)将很重要。扫描仪的范围(视野和景深)也会影响扫描程序。如果物体超出了这些范围,则固定式扫描仪将需要进行多次扫描。扫描仪的覆盖范围还将影响其扫描视线约束(例如孔,底切和通道)的能力。

一旦有了扫描仪,就可以在打算扫描的最大部分上对其进行测试,以验证其在不同距离处的准确性,并查看其在各种材料(如油漆,铬或吸光表面)上的性能。

梅森说:“不要仅仅因为具备扫描功能而感到不知所措。” “很容易获得的数据量给您留下深刻的印象,而忽略了环境的某些现实情况以及它们如何影响扫描性能。”

布莱恩·奥尔布赖特是俄亥俄州哥伦布市的自由撰稿人。他是《 Frontline Solutions》杂志的前执行编辑,自1990年代中期以来一直在撰写有关技术主题的文章。发送有关此文章的电子邮件至 [电子邮件 protected].

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布莱恩·奥尔布赖特(Brian Albright)是《 数字工程。请与他联系 [电子邮件 protected].

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