facebook LinkedIN LinkedIN - follow
IT řešení pro výrobní podniky I , CAD/CAM/CAE/PLM/3D tisk

Jak zařadit 3D skenování do procesu firmy?

Filip Schneider


3D skenování se postupně stává nedílnou součástí procesů ve firmách napříč všemi průmyslovými odvětvími, a nejen tam. Kromě úspory času a přesného měření, zejména u velmi těžko měřitelných tvarů výrobků, je například velmi často používáno k digitalizaci a archivaci předmětů kulturního dědictví. Při zavádění 3D skenování do standardního použití je třeba znát konkrétní cílové použití a podle toho zvolit optimální skener a jeho příslušenství a také software, který bude zpracovávat získaná data, a dobrat se očekávaného výsledku.


Samotná základní kritéria pro výběr skeneru jsou popsána v mém minulém článku „3D skenování stále více proniká do výrobních procesů“ (vyšlo v příloze CAD k IT Systems 9/2022), nyní se proto více zaměříme na několik častějších odvětví, kde se 3D skenování běžně používá. Konkrétně se budeme věnovat kontrole kvality, reverznímu inženýrství a digitalizaci kulturních památek.

V současné době je pravděpodobně nejrozšířenějším použitím ve firmách kontrola kvality, a to jak při výrobě, tak měření opotřebení výrobku v reálném provozu. Pro tyto potřeby se nejčastěji využívají přesné metrologické skenery, které dosahují přesnosti měření v řádech mikrometrů. V závislosti na typu a velikosti měřených předmětů, jejich členitosti a předepsaných postupech kontroly je třeba zvolit vhodný skener s odpovídajícím příslušenstvím. Například v automobilovém průmyslu je běžné provádět kontrolu kvality pomocí souřadnicových měřidel (CMM), která mají vysokou přesnost. Bez přítomnosti dodatečného laserové skeneru a skenováním jen pomocí doteku sondy je tento způsob časově velmi náročný. Nehledě na to, že hustota naskenovaných bodů často neposkytne informaci o okolním povrchu. Mnohem komplexnější je kombinace měření pomocí laserového skeneru a dotykové sondy CMM (ideálně bezdrátové), která umožní měřit otvory a těžko přístupná místa stejným způsobem jako souřadnicová měřidla. Získáte tak komplexní a přesná data povrchu, otvorů a dalších těžko přístupných geometrií.

Velkým tématem současnosti je automatizace procesů, kdy jsou monotónní práce a práce vyžadující přesné opakování postupů prováděny pomocí průmyslových nebo kolaborativních robotů. Použití robota při kontrole kvality zajistí vždy stejně provedenou kontrolu výrobku, provedení a výstup kontroly bude dle předepsaných norem a časová náročnost kontroly se zkrátí na minimum. Pro tyto případy již většina výrobců skenerů poskytuje ucelená řešení. Každá takováto automatizace vyžaduje čas pro nastavení, naprogramování a otestování. Je to ale jen jednorázová časová investice. Poté již systém pracuje tak, že operátor (ideálně robot) dodá díl na určené místo, robot se skenerem provede měření, získaná data jsou auto­ma­tic­ky odeslána do aplikace – softwaru pro kontrolu kvality (kde je definovaný postup kontroly podle technické dokumentace) a v příš­tím kroku již operátor nebo technik kvality obdrží výsledný report s vyhodnocením. Podle velikosti skenovaných dílů se doba procesu samozřejmě může lišit, většinou se však jedná o jednotky minut.

Reverzní inženýrství je v souvislosti s 3D skenováním používáno nejčastěji pro získání parametrického modelu objektu, ke kterému chybí technická dokumentace. Může se jednat o opotřebované díly historických strojů, atypické díly nebo například prototypy vlastních výrobků. Zde je třeba promyslet, jakou úroveň detailu a přesnosti potřebujeme, a podle toho vybírat vhodný skener. Vzhledem k tomu, že se jedná o zpětný proces, musíme počítat s tím, že výsledný model nebude mít ideální rozměry. Skenujeme totiž reálné těleso, které je ve většině případů opotřebeno. Postupů tvorby modelu ze skenovaných dat je velké množství a aplikační inženýr podle svých zkušeností volí postup vhodný pro daný díl. Dalo by se říct, že pokud budou tři lidé reverzovat díl ze stejných dat, pravděpodobně dostaneme tři lehce odlišné modely. Tyto odchylky jsou dány tím, do jaké míry se při modelování budou držet skenovaných dat. Pokud bude mít inženýr k dispozici díl i během modelování, může vzít v úvahu opotřebení a během modelování upravovat model do ideálnějšího tvaru. Opačný postup pravděpodobně zvolí při skenování prototypu výrobku, kde je třeba maximálně dodržet originální tvar.

Právě kvůli rozmanitosti dílů a variant postupu tvorby modelu je důležitou volbou software, který pro reverzní inženýrství použijeme. I zde platí, že s rostoucí cenou softwaru roste i jeho praktická produktivita. Softwary nižší cenové kategorie mohou být použitelné, ale vzhledem k patrně omezenému množství funkcí bude tvorba modelu časově náročná se spoustou ruční práce, a možná že složitější díly vymodelovat ani nepůjdou. Pro rychlejší, spolehlivé a přesnější reverzní inženýrství, zejména na denní bázi, je na místě investovat do profesionálního softwaru, který obsahuje optimální sadu funkcí a automatizací, která značně usnadní a zpřesní práci, a hlavně ušetří spoustu času.

3D skenování se stále častěji používá na digitalizaci kulturních pamá­tek, ať už se jedná o obrazy, sochy nebo muzejní exponáty. Stále větší popularitě se také těší digitalizace archeologických nálezů. Na trhu lze nalézt různé druhy 3D skenerů, které budou odpovídat konkrétnímu použití, ať už potřebujeme klást důraz na detail, nebo naopak na zachycení objektu včetně okolního prostředí. Zároveň ale každá skenovací technologie má svá omezení, proto je pro tuto aplikaci ideální vlastnit více různých skenerů. Tím je zaručena mož­nost použití v různých podmínkách a zachycení potřebných detailů objektů. U některých objektů, například se jedná o muzejní exponá­ty, je důležité zachycení barevné textury. I když existuje řada ske­ne­rů, které jsou schopné barevnou texturu snímat, kvalita této tex­tu­ry se bude vždy lišit v závislosti na kvalitě okolního světla. Kamery na skeneru jsou primárně zaměřeny na sběr dat v prostoru a rozlišení jejich barevné kamery zdaleka nedosahuje rozlišení kamer například v mobilních telefonech. Řešením pro dosažení modelu s realistickou barevnou texturou je použití mapovacího softwaru, který dokáže přenést barvy z kvalitních 2D fotografií na bezbarvý 3D model.

Závěrem bych uvedl, že každá aplikace se bude pravděpodobně lišit od ostatních, a je proto nezbytné vyhodnotit potřeby pro konkrétní použití individuálně. Je dobré nespoléhat pouze na specifikace skenerů uvedené pouze na webových stránkách nebo v brožurách, ale v ideálním případě se obrátit na odborníka s praktickými zkušenostmi, který vám pomůže s výběrem skeneru, jeho příslušenství a vhodného softwaru. Téměř každé zadání má své řešení a správná příprava aplikace a její ověření vám ušetří mnoho času a finančních prostředků.

Filip Schneider Filip Schneider
Autor článku je specialista na 3D skenování ve společnosti Elvira|Abc3D.
Chcete získat časopis IT Systems s tímto a mnoha dalšími články z oblasti informačních systémů a řízení podnikové informatiky? Objednejte si předplatné nebo konkrétní vydání časopisu IT Systems z našeho archivu.


Inzerce

AI pomáhá získat lepší přehled nad vývojem ve firmě

IT Systems 5/2024V aktuálním vydání IT Systems se opět intenzivně věnujeme využití AI ve firmách. Nejvíce prostoru jsme přitom dali oblasti e-commerce a retailu, tedy světu nakupování, ve kterém hrají pokročilé technologie stále větší roli. Včetně AI, která se zde uplatňuje v zákaznickém servisu, ale také dokáže například předvídat prodeje a udržet optimální množství skladových zásob.