En este artículo hablaremos sobre la optimización de los procesos de control de calidad mediante el escaneo 3D , sobre el diseño y principios de funcionamiento de los escáneres 3D metrológicos . Usando ejemplos reales, mostraremos la efectividad del uso de equipos para resolver varios problemas. Después de leer la revisión, le resultará más fácil navegar entre la gran cantidad de modelos en el mercado y determinar los criterios para elegir el dispositivo adecuado.
Introducción
Cada año, la industria produce dispositivos y dispositivos más avanzados. Las piezas de la máquina a menudo tienen una forma geométrica compleja y están en estrecha interacción entre sí. Para garantizar el funcionamiento bien coordinado de los mecanismos, es necesario hacer coincidir las formas, tamaños, precisión de montaje y otros parámetros. El control de calidad en la ingeniería mecánica se llevó a cabo utilizando diversas tecnologías, incluido el uso de máquinas de medición de coordenadas (CMM). Sin embargo, el escaneo es, con mucho, la forma más eficiente en términos de la capacidad de capturar datos para las mediciones y la velocidad del procesamiento de la información.
Capacidades de los escáneres 3D
Fuente: solutionix.com
Los escáneres 3D se ocupan no solo de superficies planas, sino también de áreas difíciles: esquinas entre bordes y bordes, hendiduras, agujeros. Una ventaja importante de los dispositivos es su método de operación sin contacto, que permite escanear a distancia, en lugares de difícil acceso.
Después de que se realizan los cambios, la información se transmite en línea a la computadora, donde el software compara los datos recibidos y los parámetros especificados y demuestra desviaciones: discrepancias de tamaño, grietas, rastros de deformación y corrosión y otros cambios.
Áreas de uso
Fuente: sastrarobotics.com
La medición digital es un proceso altamente tecnológico que tiene varias ventajas importantes sobre otros métodos de verificación. La única desventaja de la tecnología es el alto precio del equipo. En las grandes industrias, con una rápida amortización, el uso de escáneres 3D se justifica económicamente. Consideremos algunos ejemplos:
- producción a gran escala de piezas y dispositivos con inspecciones de calidad de entrada y salida obligatorias;
- producción a pequeña escala de objetos de geometría compleja, imposible sin un control de calidad constante.
Situaciones en las que no se pueden aplicar otras tecnologías:
- trabajar con objetos hechos de materiales específicos, deformables por el método de contacto para determinar los parámetros;
- medición de partes electrónicas con riesgo de daño por electricidad estática;
- También se pueden realizar mediciones repetidas de objetos que están físicamente ausentes en una copia digital tomada previamente.
Propósito de uso
Fuente: www.capture3d.com
Control en diferentes etapas de producción
La inspección entrante de materiales y piezas es necesaria en cualquier empresa. Para la producción a gran escala, se inspeccionan los lotes de muestra. Sin embargo, esto requiere una gran cantidad de controladores, lo que conlleva un aumento en el precio del producto.
El uso de escáneres 3D automatiza el flujo de trabajo, elimina errores asociados con el "factor humano", permite pasar del control de calidad selectivo al control de calidad permanente, aumenta la velocidad de verificación varias veces, en comparación con el trabajo manual.
Análisis de la ubicación de partes entre sí.
En un producto que consta de varias partes, es importante controlar la correcta disposición de los elementos entre sí. La tecnología de escaneo fija fácilmente la posición de los objetos en el espacio y transmite información a un monitor de computadora.
Comprobación de la geometría de objetos grandes
Varios objetos grandes, como maquinaria de construcción, transporte marítimo y aéreo, requieren pruebas periódicas de la geometría del casco. El proceso es largo y requiere la búsqueda de especialistas con las calificaciones y experiencia necesarias. Los escáneres metrológicos 3D hacen frente fácilmente a la digitalización de objetos de gran tamaño, garantizan una alta precisión de medición y ahorran tiempo y recursos económicos a las empresas.
Comprobación de la geometría de objetos pequeños
A veces, medir objetos pequeños es más difícil que medir objetos grandes. Los escáneres 3D miden con éxito unas pocas micras, independientemente del tamaño de las piezas. Las desviaciones en forma y tamaño del modelo base se resaltan en el programa, lo que facilita su detección y eliminación.
Selección de equipo
Fuente: tool-maker.net
Hay docenas de modelos de escáneres metrológicos en el mercado de equipos digitales modernos. La elección del dispositivo comienza con la identificación de la gama de tareas establecidas por la producción. Estos son algunos de los parámetros que deben considerarse y compararse con los objetivos clave:
1. Espacio de trabajo
Está bastante claro que los objetos grandes requieren dispositivos con un área de trabajo grande. Tenga en cuenta que el tamaño del área de trabajo es inversamente proporcional a la resolución. Al elegir un dispositivo con un área de escaneo excesiva, el usuario puede encontrar una precisión y resolución insuficientes.
2. Precisión de los datos
Obviamente, en la construcción de aeronaves y la fabricación de otras partes críticas, se requiere la mayor precisión disponible.
En la ingeniería inversa de bienes de consumo, productos sin mecánicas complejas, así como cuando se usan en la creación de obras de arte, recuerdos, en el desarrollo de juegos de computadora, tal precisión no encontrará aplicación, para estos fines no tiene sentido pagar decenas y cientos de veces por un escáner.
3. Velocidad de operación
Este parámetro incluye el tiempo de calibración y escaneo directo. Para la producción de alto volumen, donde el escaneo 3D se utiliza para el control de calidad que involucra decenas de mediciones por minuto, la alta velocidad es una característica importante. La fabricación de lotes pequeños y la ingeniería inversa son menos exigentes con la velocidad del instrumento.
4. Software
Recomendamos dar preferencia a los escáneres que funcionan con software propietario altamente especializado. El software necesario para procesar los escaneos, si no está incluido en el kit, puede requerir importantes inversiones financieras adicionales.
5. Precio
Al elegir un escáner 3D, debe de forma independiente o con la ayuda de un especialista calificado correlacionar las tareas del usuario y las capacidades del dispositivo. No tiene sentido pagar de más por funciones innecesarias. En este caso, es importante que el dispositivo tenga el conjunto requerido de parámetros que están garantizados para dar el resultado requerido. Es importante predecir el período de recuperación de la inversión del equipo.
Ejemplos de escáneres 3D para control de calidad metrológico
Comencemos nuestro conocimiento con la presentación del modelo ruso: RangeVision Pro. El dispositivo está oficialmente aprobado como dispositivo de medición por la Agencia Federal de Regulación Técnica y Metrología.
Información básica sobre RangeVision Pro
Fuente: top3dshop.ru
El dispositivo está diseñado como un dispositivo de medición universal para objetos pequeños y grandes con tamaños de 30 a 1000 mm. Tres zonas de trabajo y un juego de lentes intercambiables permiten que el escáner digitalice joyas y partes de la carrocería del automóvil con la misma precisión.
La precisión de la medición está garantizada por tecnología de iluminación estructurada, cámaras de 6 megapíxeles y soluciones de software originales.
El software RangeVision le permite unir elementos de imagen, rellenar áreas vacías y alinear imágenes. El programa incluye funciones básicas para verificar geometría y tomar medidas. El formato de archivo de salida es compatible con todos los sistemas de modelado virtual y CAD populares. Las actualizaciones de software están disponibles gratuitamente.
Funciones de RangeVision Pro
Ejemplos de uso de un escáner 3D en varios campos
Inspección de calidad en Dolsatech
Fuente: rangevision.com
Socio italiano de Iveco y Porsche, Dolsatech recibió piezas de base de la República Popular China que requerían control de calidad. El sistema de inspección de entrada habitual no podía hacer frente a un gran flujo de productos y no tenía la oportunidad de probar objetos de geometría no estándar.
Se utilizó un escáner RangeVision PRO 3D para optimizar el proceso. Las tecnologías de medición actuales involucraban el transporte y almacenamiento de muestras de control en áreas específicas. La movilidad del escáner ruso permitió reducir los costes logísticos.
Fuente: rangevision.com
Con el uso de un escáner, no hubo necesidad de mover muchos productos para realizar mediciones. RangeVision PRO funciona en talleres y almacenes, en cualquier lugar conveniente.
En este caso, se creó un modelo tridimensional de una pieza con un tamaño de 1700 mm * 720 mm. Se pegaron pegatinas a la pieza, lo que hizo posible ensamblar automáticamente imágenes individuales en un solo modelo 3D. La información fue procesada por el software patentado ScanCenter suministrado con el escáner.
Inspección de calidad en INKAY TECHNOLOGY
Fuente: rangevision.com
INKAY TECHNOLOGY SRL de Italia tuvo la tarea de verificar que las dimensiones de la parte del cuerpo fundido del modelo base guardado en el archivo CAD fueran correctas. Teniendo en cuenta la geometría no estándar del objeto, se decidió abandonar las tecnologías habituales y utilizar el escáner RangeVision 3D.
El trabajo se realizó en 3 etapas:
- Creó escaneos de la parte exterior del casco usando marcadores para unir imágenes automáticamente.
- Para escanear el interior, el cuerpo se dividió en 2 partes, cada una de las cuales se digitalizó por separado.
- Cosimos todas las imágenes en un solo modelo.
Fuente: rangevision.com
Inspección de calidad en la planta de Krasnoye Sormovo
Fuente: rangevision.com
Como mencionamos anteriormente, el escaneo 3D está justificado no solo en entornos de producción de alto volumen. A menudo, el equipo se utiliza eficazmente para la producción de piezas. En la industria de la construcción naval, se utilizan componentes fundidos con geometría compleja, cuyo control de calidad es difícil y requiere mucho tiempo. Por tanto, el uso de equipos 3D en la industria es cada vez más común.
Los especialistas de la planta de Krasnoye Sormovo eligieron RangeVision para inspeccionar la calidad del cubo de la hélice de paso variable.
Altura de la pieza - 70 cm, diámetro - 80 cm.
Fuente: rangevision.com
Antes de comenzar a trabajar, se pegaron pegatinas al objeto para automatizar la costura de la imagen. El escáner RangeVision PRO 3D se movió alrededor del centro, tomando fotografías desde diferentes lados. Se ensambló un modelo 3D a partir de las 100 imágenes obtenidas. El archivo stl se combinó con el modelo de diseño básico en el software GOM Inspect para determinar las desviaciones. El trabajo, como resultado del cual los especialistas recibieron un informe preciso sobre la conformidad del producto terminado con el modelo base, tomó varias horas.
ScanTech PRINCE775
Fuente: www.3d-scantech.com
Escáner 3D láser portátil de mano ScanTech PRINCE 775 funciona sobre la base de 2 cámaras con retroiluminación LED. Hay 2 modos de funcionamiento disponibles para los usuarios:
- En el modo AZUL, el láser azul está activo; este modo se utiliza para obtener modelos de gran detalle;
- El modo ROJO con un láser rojo se enciende cuando la digitalización de alta velocidad es una prioridad.
Como resultado del escaneo, se crea una nube de puntos, que se procesa utilizando la solución de software ScanTech. La imagen terminada se muestra en la pantalla del dispositivo de trabajo.
Especificaciones del escáner
Utilizando PRINCE 775
El principal campo de aplicación del escáner es la digitalización de grandes objetos, como partes de barcos, automóviles, instalaciones industriales. El dispositivo también puede funcionar con objetos pequeños como joyas.
Aplicaciones de ScanTech PRINCE 775:
- Ingeniería inversa;
- Diseño industrial;
- inspeccion de calidad;
- creación de juegos de ordenador y películas en 3D;
- y en muchas otras áreas.
Fuente: www.3d-scantech.com
Un ejemplo de uso de un escáner de mano PRINCE en un equipo con MSCAN: el uso de dos dispositivos aumenta la eficiencia del proceso debido a las características del equipo.
El primer dispositivo proporciona alta precisión y detalle, el segundo ayuda a examinar objetos grandes mediante fotogrametría.
Fuente: www.3d-scantech.com
Digitalización de piezas del Airbus A350 con el kit: MSCAN + PRINCE. La pareja ha demostrado ser excelente para resolver rápidamente tareas de inspección de calidad.
Fuente: www.3d-scantech.com La
digitalización hizo posible la creación de un modelo tridimensional del impulsor, ya que era imposible medirlo con precisión de otras formas.
Creaform HandySCAN Black Elite
Fuente: creaform3d.com
Conozcamos el versátil y compacto HandySCAN Black Elite, un escáner 3D metrológico profesional de Creaform. El dispositivo es adecuado para la mayoría de los usuarios, incluidos aquellos que no tienen habilidades prácticas para trabajar con dicho equipo. A pesar de su facilidad de uso, el escáner garantiza modelos de alta precisión, incluso al digitalizar grandes objetos de geometría compleja.
Especificaciones del escáner
Aplicaciones de Creaform HandySCAN Black
El dispositivo está diseñado para uso profesional en varios campos. HandySCAN Black es perfecto para tareas como:
- control de calidad entrante y saliente en la producción;
- Ingeniería inversa;
- inspección de oleoductos;
- digitalización de objetos para cualquier propósito.
El escáner es fácil de usar: para comenzar, debe establecer una conexión con una computadora portátil y seleccionar un programa. En el proceso de digitalización, puede hacer una pausa, estudiar los resultados intermedios y seguir trabajando.
Creaform MetraScan 750 | Elite
Fuente: industryarena.com
Otro escáner de metrología de mano que produce modelos de alta precisión incluso para objetos grandes.
MetraScan 750 | Elite Especificaciones
MetraScan 750 | Aplicaciones Elite
El instrumento se utiliza ampliamente en arquitectura, ingeniería energética, ingeniería inversa y control metrológico.
Solutionix C500
Fuente: psarta.com
Solutionix 500 - escáner 3D compacto en color. El dispositivo móvil se coloca en cualquier superficie nivelada.
El diseño se basa en un tocadiscos y dos cámaras con una resolución de 5 megapíxeles cada una. La rotación de la plataforma permite a las cámaras capturar al sujeto desde diferentes ángulos. La alta velocidad de funcionamiento y la facilidad de uso garantizan el excelente rendimiento del equipo.
Características técnicas de Solutionix 500
Visor Solutionix C500
Gracias a su tamaño compacto y la capacidad de escanear en color de forma rápida y precisa, el dispositivo tiene demanda en muchas áreas, por ejemplo:
- en odontología;
- industria de la joyería;
- En educación;
- para resolver problemas de ingeniería inversa en varios campos.
conclusiones
El uso de escáneres 3D metrológicos mejora la calidad de los productos y reduce su costo al ahorrar tiempo y recursos, y minimizar los rechazos. La automatización de los procesos de producción, mediante la inclusión de la tecnología de escaneo 3D, aumenta la eficiencia de la empresa y su posición competitiva en el mercado.
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