Jakość skanowania 3D zależy nie tylko od możliwości urządzenia i doświadczenia operatora. Równie istotne jest odpowiednie przygotowanie skanowanego obiektu oraz stanowiska pomiarowego.
Nawet zaawansowany skaner może mieć problemy z prawidłową rejestracją geometrii, jeśli powierzchnia powoduje silne odbicia światła, obiekt jest niestabilny lub dostęp do jego fragmentów jest utrudniony.
W praktyce przygotowanie elementu może stanowić istotną część całego procesu. Już na tym etapie można ograniczyć ryzyko braków danych, problemów z rejestracją kolejnych fragmentów pomiaru oraz konieczności wykonania dodatkowych skanów.
Przygotowanie obiektu nie oznacza, że klient musi samodzielnie dobierać preparat matujący, rozmieszczać markery czy planować sposób prowadzenia skanera. Czynności te należą do wykonawcy pomiaru i są dobierane do właściwości obiektu oraz celu projektu.
Przed realizacją warto natomiast przekazać podstawowe informacje o elemencie i zapewnić do niego dostęp. Na ich podstawie usługodawca może zaplanować właściwy sposób przygotowania oraz przeprowadzenia pomiaru.
Profesjonalne skanowanie zaczyna się więc jeszcze przed uruchomieniem urządzenia.
Przygotowanie obiektu jest jednym z pierwszych etapów całego procesu. Więcej o tym, jak łączy się ono z kolejnymi etapami cyfrowego odwzorowania, przeczytasz w artykule „Proces cyfrowego odwzorowania obiektów – od pomiaru 3D do modelu CAD”.
Dlaczego przygotowanie obiektu jest tak ważne?
Skanery optyczne rejestrują światło odbite od powierzchni badanego elementu. Właściwości powierzchni mają więc bezpośredni wpływ na możliwość uzyskania stabilnych danych pomiarowych.
Problemy mogą powodować m.in.:
- zabrudzenia,
- silnie błyszczące powierzchnie,
- powierzchnie przezroczyste,
- bardzo ciemne materiały,
- niestabilne zamocowanie,
- drgania podczas pomiaru.
Odpowiednie przygotowanie pozwala ograniczyć ryzyko braków danych i ułatwia późniejsze opracowanie pomiaru. Nie oznacza to jednak, że każdy element wymaga skomplikowanych przygotowań. Zakres prac należy zawsze dopasować do właściwości obiektu, wymaganej dokładności i celu pomiaru.
Od czego zaczyna się przygotowanie obiektu?
Przygotowanie rozpoczyna się od ustalenia celu pomiaru. Przed realizacją wykonawca powinien wiedzieć, które powierzchnie lub cechy elementu są istotne, do czego zostaną wykorzystane dane oraz czy obiekt ma zostać odwzorowany w stanie swobodnym, zamontowanym lub roboczym.
Klient nie musi samodzielnie opracowywać strategii skanowania. Wystarczy, że przekaże dostępne informacje o obiekcie, jego przeznaczeniu i oczekiwanym rezultacie. Na tej podstawie usługodawca dobiera sposób przygotowania powierzchni, mocowania, pozycjonowania oraz prowadzenia pomiaru.
Oczyszczenie powierzchni
Przed rozpoczęciem skanowania wykonawca ocenia stan powierzchni i ustala, czy wymaga ona oczyszczenia.
Kurz, oleje, smary, opiłki, wilgoć oraz luźne pozostałości po obróbce mogą utrudniać rejestrację danych lub zasłaniać właściwą powierzchnię elementu. Ich usunięcie pozwala ograniczyć ryzyko powstawania braków i zakłóceń w odwzorowaniu geometrii.
Zakres czyszczenia zależy jednak od celu projektu. Jeżeli pomiar ma dokumentować stan zastany, ślady zużycia, korozję, osady lub inne zmiany powierzchni, ich usunięcie mogłoby wpłynąć na wynik analizy.
Dlatego sposób przygotowania powierzchni ustala się przed pomiarem. Klient nie musi samodzielnie czyścić elementu – wystarczy, że przekaże informacje o jego stanie i oczekiwanym rezultacie. Jeśli wcześniejsze oczyszczenie będzie wskazane, jego zakres zostanie uzgodniony przed realizacją.
Ocena właściwości powierzchni
Kolejnym krokiem jest określenie, czy powierzchnia może być bezpośrednio mierzona wybraną technologią.
Szczególnej uwagi mogą wymagać elementy:
- chromowane i polerowane,
- wykonane z błyszczącego metalu,
- szklane,
- przezroczyste,
- bardzo ciemne.
Silne odbicia, pochłanianie światła lub jego przenikanie przez materiał mogą utrudniać prawidłową rejestrację.
W przypadku powierzchni trudnych optycznie wykonawca może zdecydować o zastosowaniu preparatu matującego. Tworzy on cienką, matową warstwę, która ogranicza odbicia i ułatwia pozyskanie stabilnych danych.
Preparat nie zawsze jest konieczny. Decyzja o jego zastosowaniu zależy od właściwości powierzchni, wybranego trybu skanowania oraz wymaganej dokładności. Ponieważ powłoka staje się częścią powierzchni rejestrowanej przez skaner, jej rodzaj i grubość powinny zostać uwzględnione w strategii pomiarowej.
Klient nie powinien samodzielnie matowić elementu przed konsultacją. W pierwszej kolejności warto przekazać wykonawcy informacje o materiale i powierzchni oraz zdjęcia obiektu.
Jak właściwości powierzchni wpływają na wybór technologii? Rodzaj materiału, kolor, połysk czy sposób odbijania promieniowania mogą mieć znaczenie dla przebiegu pomiaru. Więcej na ten temat przeczytasz w artykule „Światło podczerwone VCSEL czy niebieski laser? Jak wybrać technologię skanowania 3D?”.
Zastosowanie markerów referencyjnych
W zależności od zastosowanej technologii i strategii pomiarowej wykonawca może wykorzystać markery referencyjne. Są to niewielkie znaczniki umieszczane na obiekcie lub na stabilnych elementach jego otoczenia. System rozpoznaje je podczas skanowania i wykorzystuje do określania położenia urządzenia oraz łączenia kolejnych fragmentów danych.
Markery mogą być szczególnie przydatne podczas skanowania dużych elementów, powierzchni o mało charakterystycznej geometrii oraz obiektów o powtarzalnych kształtach.
Nie każdy pomiar wymaga ich zastosowania. W niektórych przypadkach skaner może śledzić położenie na podstawie naturalnych cech geometrycznych obiektu. O wyborze metody oraz rozmieszczeniu markerów decyduje wykonawca po ocenie elementu i warunków pomiaru.
Stabilne ustawienie lub zamocowanie obiektu
Podczas skanowania obiekt powinien zachowywać ustalone położenie. Jego niekontrolowane przesunięcie może utrudnić prawidłowe połączenie danych i wydłużyć pomiar.
W zależności od rodzaju elementu wykonawca może zastosować stół obrotowy, uchwyty, podpory lub inne wyposażenie pomocnicze. Sposób zamocowania dobiera się tak, aby nie powodował niezamierzonego odkształcenia części i odpowiadał stanowi, który ma zostać odwzorowany.
Ma to szczególne znaczenie w przypadku cienkich blach, elementów gumowych i innych części podatnych na zmianę kształtu. Przed pomiarem warto poinformować wykonawcę, czy element ma być analizowany w stanie swobodnym, zamontowanym czy obciążonym.
Przygotowanie stanowiska pomiarowego
Stanowisko powinno zapewniać stabilne warunki, odpowiednie oświetlenie oraz dostęp do powierzchni objętych pomiarem. Wykonawca planuje rozmieszczenie sprzętu, sposób przemieszczania skanera oraz ewentualną zmianę orientacji obiektu.
Jeżeli pomiar odbywa się w siedzibie klienta, może być potrzebne:
- zapewnienie bezpiecznego dostępu do obiektu,
- wyłączenie maszyny na czas pomiaru,
- usunięcie przedmiotów ograniczających dostęp,
- zapewnienie miejsca umożliwiającego poruszanie się wokół elementu,
- wskazanie powierzchni, których nie można demontować, czyścić ani pokrywać preparatem.
Szczegółowe wymagania powinny zostać ustalone przed realizacją. Klient nie musi samodzielnie projektować stanowiska pomiarowego – powinien przede wszystkim przekazać informacje o warunkach panujących w miejscu skanowania.
Czy każdy obiekt wymaga takiego samego przygotowania?
Nie.
Zakres przygotowania zależy przede wszystkim od:
- materiału i właściwości powierzchni,
- wielkości obiektu,
- jego geometrii,
- wymaganej dokładności,
- dostępności poszczególnych fragmentów,
- celu projektu.
Niewielki, matowy element o regularnej geometrii może wymagać jedynie oczyszczenia i stabilnego ustawienia.
Z kolei duży, błyszczący lub bardzo ciemny element o złożonej geometrii może wymagać zastosowania preparatu matującego, markerów, dodatkowych podpór oraz dokładnego zaplanowania całego stanowiska.
Nie istnieje więc jeden uniwersalny sposób przygotowania obiektu do skanowania.
Dobre przygotowanie obiektu to jeden z warunków uzyskania wysokiej dokładności. Nie jest jednak jedynym czynnikiem wpływającym na wynik. Więcej na ten temat przeczytasz w artykule „Jak osiągnąć wysoką dokładność skanowania 3D? Od przygotowania obiektu do opracowania danych”.
Co może utrudnić wykonanie pomiaru?
Przebieg skanowania mogą utrudniać m.in.:
- zabrudzenia zasłaniające właściwą powierzchnię,
- silnie refleksyjne lub przezroczyste materiały,
- niestabilne ustawienie obiektu,
- podatność elementu na odkształcenia,
- ograniczony dostęp do części powierzchni,
- drgania lub ruch obiektu,
- niewystarczająca przestrzeń wokół dużej maszyny lub konstrukcji.
Nie oznacza to, że wystąpienie jednego z tych czynników uniemożliwia wykonanie pomiaru. Najczęściej wymaga odpowiedniego przygotowania powierzchni, zmiany strategii skanowania albo uzgodnienia zakresu danych możliwych do pozyskania.
Przygotowanie obiektu a cały proces skanowania
Przygotowanie elementu nie powinno być traktowane jako oddzielna czynność wykonywana tuż przed pomiarem. Jest ono częścią strategii całego procesu cyfrowego odwzorowania.
Już na początku warto określić:
co chcemy zmierzyć → z jaką dokładnością → do czego będą wykorzystane dane → jak przygotować obiekt → jak przeprowadzić pomiar.
Takie podejście pozwala uniknąć sytuacji, w której dopiero po zakończeniu skanowania okazuje się, że część powierzchni nie została prawidłowo zarejestrowana albo obiekt podczas pomiaru zmienił swoje położenie.
Podsumowanie
Przygotowanie obiektu do skanowania 3D zależy od jego geometrii, materiału, właściwości powierzchni, warunków pomiaru oraz sposobu wykorzystania danych. W zależności od projektu może obejmować oczyszczenie lub zmatowienie powierzchni, zastosowanie markerów, stabilne zamocowanie elementu oraz odpowiednie przygotowanie stanowiska.
Czynności te należą do wykonawcy usługi i są elementem zaplanowanej strategii pomiarowej. Klient nie musi samodzielnie dobierać preparatu matującego, rozmieszczać markerów ani określać parametrów skanowania.
Przed realizacją warto natomiast przekazać zdjęcia i orientacyjne wymiary obiektu, informacje o materiale, miejscu pomiaru oraz oczekiwanym rezultacie. Pozwala to wcześniej określić warunki realizacji i właściwie przygotować cały proces.
Planujesz skanowanie elementu?
Prześlij nam zdjęcia obiektu, jego orientacyjne wymiary oraz krótki opis oczekiwanego rezultatu. Na tej podstawie ocenimy warunki pomiaru i zaplanujemy odpowiedni sposób przygotowania elementu.
Nie musisz samodzielnie nakładać preparatu matującego ani rozmieszczać markerów. Jeżeli takie działania będą potrzebne, uwzględnimy je w przygotowaniu pomiaru.
Opisz swój element – dobierzemy sposób przygotowania i zakres skanowania.