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CREAFORM 形创科普台 | 探索结果,揭露真相:就检测时间的节省情况对两种 3D 扫描计量解决方案进行基准测试

国际金属加工网 2024年05月15日

基准测试      BENCHMARKING    

时间就是金钱,对很多人来说,时间是奢侈品。对于那些花费长时间设计和制造模具以生产发动机装置、变速箱和电子控制装置等汽车功能部件的工程师来说,时间又何尝不是一个奢侈品呢?如果可以节省 85% 的模具检测时间,他们又会做什么呢?

选择有很多,但他们很有可能会选择检测更多的模具或对每种模具进行更深入的检测。他们也可能将节省下来的这些宝贵的时间用于创新,如开发新工艺和新产品或改进现有技术。

听起来好得不太现实?其实不然,您需要做的只是打破现状,用另一种更创新、更高效的技术产品来代替现有的检测设备。汽车模具行业大型企业的工程师们就是这样做的。他们将知名的固定式蓝光结构光三维扫描仪Creaform 形创便携式蓝色激光三维扫描仪 HandySCAN 3D|BLACK Elite 进行了比较。

就检测时间而言,它们执行相同扫描过程所需的时间相差了好几倍,具体而言,该固定式蓝光三维扫描仪的检测时间为 294 分钟,而 HandySCAN 3D|BLACK Elite 的检测时间为 45 分钟。

  • 是什么造成了这一巨大的时间差呢?

  • HandySCAN 3D|BLACK Elite 为什么能够如此快速地工作?

  • 是什么拖累了该蓝光三维扫描仪?

在本文中,我们将介绍工程师们所遵循的流程和取得的成果。它用真实的数据比较了便携式蓝色激光三维扫描仪与固定式蓝光(结构光)三维扫描仪的性能。结果表明,手持设备的扫描速度明显更快,而精度却与安装在三脚架上的设备相当。

对数据进行基准分析*    

基准测试在工厂的生产车间进行。工程师们让模具在车间里放了一夜以让其达到热平衡,这样他们就可以对 HandySCAN 3D|BLACK Elite 和现有测量系统进行公平的比较。基准测试中的模具尺寸大约为 800 mm x 1000 mm x 1000 mm。该部件由管路和机电组件组成,因此设计相对复杂,包括一些难以用测量设备采集的死角区域。此外,材料的粗糙度适中,使用固定式蓝光三维扫描仪时,需要喷粉。

01      扫描过程

扫描过程非常简单,包含以下三个不同的步骤:

1. 设置和准备部件:在使用这两种测量仪器进行测量之前,工程师们首先在模具表面上贴了约 40 个定位目标点。使用 HandySCAN 3D|BLACK Elite 时,他们只需插上设备电源。使用固定式蓝光三维扫描仪时,他们安装了三脚架,并将扫描仪安装在了三脚架上。由于模具表面高亮,他们还必须在部件上喷粉,而使用 HandySCAN 3D|BLACK Elite 则不需要这一步骤。


2. 扫描和后期处理:然后,工程师们采集了测量数据。使用便携式蓝光三维扫描系统时,他们只需在模具上挥动 HandySCAN 3D|BLACK Elite,就像喷漆一样。使用固定式蓝光系统时,他们不得不将三脚架移动到不同的位置和角度,并放置额外的纸板来避免外部干扰。完成这些步骤后,工程师们处理了扫描数据,并获得了干净的 STL 文件。

3. 部件清洁:最后,工程师们拆除了定位目标点,完成了检测工作。使用固定式蓝光三维扫描仪时,他们还必须清除模具表面上的粉末。

02      检测时间

使用基于激光的手持便携式蓝光三维扫描仪时,设置、准备、扫描、处理和清洁模具所需的总检测时间为 45 分钟,而使用固定式蓝光三维扫描仪时则需要 294 分钟。

简而言之,与 Creaform 形创便携式蓝光三维扫描仪 HandySCAN 3D|BLACK Elite 相比,在精度相当的情况下,某知名固定式蓝光三维扫描仪在相同的环境条件下检测相同的模具需要多花 6.5 倍的时间。

开始扫描的时间不同    

01      从设置到扫描的时间

与手持式蓝光三维扫描仪 HandySCAN 3D|BLACK Elite 扫描仪不同,该固定式蓝光三维扫描仪必须安装在三脚架上,并在启动摄像头之前放置在正确的位置和角度。因此,它需要进行多次调整。

由于每个模具都具有独特的形状、几何结构和特殊特征,因此工程师在采集模具的整个轮廓之前必须确定正确的角度和位置组合。根据他们目前的内部流程,三脚架必须移动到 16 个不同的位置才能完整地扫描整个部件。首先,工程师将三脚架放置在模具周围的 10 个不同位置,并将摄像头置于 45°角。然后,他们又把它移到另外 6 个位置,这次,他们将摄像头置于 85°角。在每次移动三脚架之间,他们还必须精确地执行 4 个不同的步骤,以正确改变摄像头的角度和位置。

这些费力的操作很好地解释了为什么固定式蓝光三维扫描仪的准备和扫描过程更耗时。

02      得心应手的人体工学设计以及轻巧便携

由于安装在三脚架上的结构光计量系统必须围绕模具旋转 360°,才能完整地扫描其形状,因此工程师必须在车间内腾出足够的空间,以容纳模具和该固定式蓝光 三维扫描仪。

工程师指出,该固定式蓝光系统必须准确定位,才能有效采集死角特征。要将摄像头重新定位到合适的角度,需要反复试验,这不仅乏味,而且耗时。相比之下,使用便携式蓝光三维扫描仪 HandySCAN 3D|BLACK Elite 更容易扫描狭小区域。工程师手持设备,可以看到实时采集到的数据,这使他们可以根据扫描结果轻松地将光学器件调整到正确的角度,以获取模具的复杂几何形状。如果缺少细节,他们可以立即发现,然后将 3D 激光扫描仪移动到特定区域上,轻松捕捉缺少的数据,从而在扫描过程中节省宝贵的时间。

03      适用各种饰面的多功能性

如前所述,在使用固定式蓝光技术产品之前,必须在模具的反光表面上喷上一层粉末。因此,在检测结束时还需要花费额外的时间来清除所有粉末。相比之下,由于蓝色激光扫描技术产品可以扫描任何类型的饰面,无需进行表面处理,因此多功能 HandySCAN 3D | BLACK Elite 的设置和部件处理时间几乎缩短了 17 倍。

04车间精度和可靠性

为了避免外部干扰和反射影响固定式蓝光三维扫描仪的性能,工程师们用硬纸板将模具包围了起来。他们通过这种方式来确保光线和周围环境不会影响测量结果。蓝色激光三维扫描仪则不需要这一步骤,这也变相地缩短了扫描过程。

开始扫描的时间不同    

在这项基准测试中,HandySCAN 3D|BLACK Elite 在各方面都胜过某知名蓝光三维扫描仪。不仅节省了 85% 的检测时间,方便工程师们把这些时间投入到更全面的检测中,而且模具检测还变得更容易、更简单,因为无论环境是否稳定、材料是否反光、工程师的 3D 扫描专业水平如何,扫描都可以轻松完成。

工程师们对 Creaform 形创的便携式蓝色激光三维扫描仪 HandySCAN 3D|BLACK Elite 的使用体验总结如下:

1. 便携性使检测工作变得非常简单:测量系统被带到部件处,而不是相反。

2. 部件的准备工作非常简单:只需放置目标点,插上设备,就可以开始扫描了。

3. 蓝色激光在高反光表面上的表现令人印象深刻。

4. 扫描操作直观易学,即使是初学者也不难理解。

5. 实时可视化帮助用户在扫描时识别和补扫任何遗漏的区域。

6. 检测后只需进行少量清洁工作。

HandySCAN 3D|BLACK Elite 在速度、便携性、多功能性和精度方面的优势是显而易见的,工程师们获得了很好的使用体验,并最终用它取代了现有的蓝光扫描系统。

* 在该基准测试中,固定式蓝光三维扫描仪和蓝色激光三维仪的精度相当(25µm)。

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关于形创

凭借二十多年来的经验不断推陈出新,Creaform 形创开发、生产制造和销售具有前沿技术的便携式和自动化三维测量技术产品,为三维扫描、逆向工程、质量控制、无损检测、产品开发和 MRO 等应用领域提供创新解决方案。其产品和工程服务赋能各行各业拓展应用边界,其中包括汽车、航空航天、消费品、重工业、制造业、石油和天然气、发电业、医疗保健、研究和教育等行业。

Creaform 形创总部位于加拿大魁北克省莱维斯市,在全球拥有 15 所当地办公室和一个由超过 125 家代理商组成的经销商网络,业务遍及超过 85 个国家,为四大洲用户提供周到的客户服务。Creaform 形创是 AMETEK 阿美特克公司旗下的一个业务部门,阿美特克(纽交所代码:AME)是工业技术解决方案的全球供应商,服务于各种具有吸引力的利基市场,年销售额超过 70 亿美金。阿美特克增长模式整合了四大增长战略 — 卓越运营、新产品开发、全球和市场扩张、以及战略收购 — 并严格关注现金生成和资本部署。阿美特克的目标是在整个业务周期内实现每股收益两位数的百分比增长,并实现总资本的卓越回报。阿美特克成立于 1930 年,在纽约证券交易所上市已有 90 多年的历史,是标准普尔 500 指数的成分股之一。

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( CREAFORM形创)

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