3 applications à prendre en compte pour la numérisation laser 3D

3 applications à prendre en compte pour la numérisation laser 3D

Alors que les délais de fabrication se resserrent et que leurs tolérances deviennent plus exigeantes, la numérisation laser 3D est devenue l’un des processus de contrôle qualité les plus recherchés dans tous les secteurs. La capacité de capturer des centaines de milliers de points par seconde a fait de la numérisation laser 3D un outil rapide et efficace pour la génération rapide de nuages de points, la modélisation CAO 3D, l’inspection des pièces et la modélisation des informations du bâtiment (BIM). Et dans de nombreux environnements industriels, les scanners laser 3D sont désormais utilisés pour compléter, sinon carrément supplanter, les mesures par palpage ou par balayage tactile.

Mais alors que la numérisation laser 3D est devenue un terme fourre-tout utilisé par les établissements à la recherche de scanners et de fournisseurs de services, les applications que ce terme représente couvrent en fait un large éventail d’équipements et de techniques. Et ces différents scanners ne conviennent chacun qu’à un ensemble spécifique d’applications répertoriées ci-dessus. Alors, comment savoir quel service ou équipement de numérisation 3D est le mieux adapté à votre application? La meilleure façon de commencer à réduire les options consiste généralement à examiner la taille de la pièce ou de la zone à numériser et les tolérances que la numérisation devra respecter.

Lorsque nous abordons la numérisation laser 3D sous cet angle, la plupart des applications de numérisation entrent dans l’une des trois catégories suivantes:

Travaux d’inspection de petites pièces

Aujourd’hui, pour de nombreux fabricants, l’application la plus courante de la numérisation laser 3D est l’inspection de petites pièces pour l’inspection de prototype, l’ingénierie inverse, la comparaison CAO et d’autres contrôles d’inspection de qualité. Ce travail de numérisation est généralement effectué sur des pièces de moins de quelques mètres de longueur ou de diamètre. Et, heureusement pour les inspecteurs de la qualité, il existe plusieurs outils qui peuvent effectuer ce type de contrôles, des scanners à main aux bras multi-axes. La clé de ces inspections est la précision, c’est pourquoi l’équipement qui convient le mieux aux travaux d’inspection de petites pièces utilise généralement la triangulation pour produire les données les plus précises.

La triangulation pour la numérisation laser 3D est un processus dans lequel l’émetteur laser, le point laser sur la pièce inspectée et la caméra haute définition du scanner constituent les trois points d’un triangle. Le logiciel utilise les quantités connues de la distance entre l’émetteur laser et la caméra et l’angle au coin de l’émetteur laser et calcule l’angle de la caméra par rapport au point laser pour discerner le reste des informations sur le triangle. Cela permet d’analyser la distance entre l’émetteur laser et le point laser et l’angle du point par rapport à la caméra.

Le faisceau du laser contient des centaines de milliers de ces points qui sont déplacés à travers la pièce toutes les secondes, et le logiciel enregistre les changements de distance et d’angle pour calculer à plusieurs reprises ces valeurs de triangle pour chaque point et créer des informations de surface utilisables dans un modèle informatique de travail. Ce modèle virtuel de la pièce peut être utilisé pour la comparaison CAO, la validation de pièce ou de moule, la rétro-ingénierie d’un nouveau modèle CAO, etc.

Les scanners portatifs et à bras utilisés pour ce travail d’inspection ont la liberté de se déplacer autour de la pièce pour numériser les caractéristiques sous différents angles et élévations afin d’obtenir le modèle numérique le plus complet et le plus précis possible. Pour se déplacer, cependant, les scanners doivent être liés à une sorte de point de référence, à savoir des autocollants de photogrammétrie ou un tracker externe (comme des encodeurs montés dans la base du bras ou un Laser Tracker extérieur agissant comme point d’origine dans le plan de coordonnées) .

Travaux d’inspection de grandes pièces

De nombreux projets de fabrication, en particulier dans l’aérospatiale, le transport et l’énergie, produisent des pièces beaucoup plus grandes que quelques mètres. Cependant, ces pièces nécessitent souvent encore une numérisation pour vérifier le modèle CAO et les processus de production et d’assemblage, ce qui crée une configuration plus difficile. Ils sont trop volumineux pour être réalisés confortablement avec un scanner portatif et des autocollants de photogrammétrie (bien que le processus puisse être minutieusement effectué), mais ils nécessitent toujours la précision de la triangulation sur le balayage du temps de vol (que nous aborderons dans la section suivante. ).

La meilleure solution pour ces inspections consiste à utiliser la méthode de suivi externe des inspections de petites pièces et à l’adapter au projet. Bien que ce soit encore généralement trop pour les encodeurs dans un bras multi-axes seul, les Laser Trackers ont été utilisés pour les inspections des ailes d’avion, des rotors d’éoliennes et de l’assemblage de porte-avions pendant des décennies. Les Laser Trackers peuvent facilement gérer la plage de travail des assemblages jusqu’à 80 m et peuvent utiliser des points de raccordement pour déplacer cette plage autour de la circonférence des grands assemblages.

En utilisant le tracker comme point d’origine stable, les scanners portatifs et à bras ont à nouveau la liberté de trianguler avec précision les détails et les caractéristiques d’une pièce usinée, tandis que le tracker et le logiciel tiers assemblent les différentes orientations et emplacements de numérisation. pour produire un grand maillage de nuages de points de l’ensemble des données de numérisation.

Modélisation des informations sur les grands espaces

Au-delà des pièces et assemblages usinés, la numérisation est devenue très utile pour créer de grands environnements numériques de bâtiments pour la planification d’usine, l’arpentage et la planification de la construction, et la préservation des monuments historiques. Et même avec l’aide d’un Laser Tracker pour étendre la plage de numérisation, ces numérisations prennent beaucoup trop de temps pour être effectuées avec un scanner portatif ou à bras. Pourtant, alors que ces scans nécessitent encore de la précision, les exigences sont plus proches des millimètres par opposition aux microns (ce que la triangulation offre).

Les exigences de précision inférieures permettent l’utilisation de scanners à temps de vol pour des applications de cette taille, qui peuvent scanner plus rapidement et à des distances plus grandes que les scanners à triangulation. Les scanners à temps de vol calculent la distance en chronométrant le temps qu’il faut après que l’émetteur laser envoie un point pour qu’il devienne visible contre le mur ou la cible qu’il scanne. Cette distance est calculée sur des dizaines ou des centaines de milliers de points par seconde pour créer un nuage de points de la surface balayée.

Les scanners de temps de vol sont généralement montés sur un trépied ou un appareil stable, de sorte qu’ils peuvent agir comme leur propre point d’origine, en tournant sur ce point ou en utilisant des miroirs pour scanner toute la pièce en une seule configuration ou assembler quelques configurations pour emplacements qui ont interrompu les mises en page.

En bref, alors que la numérisation 3D est souvent utilisée comme un terme complet, elle représente en fait plusieurs types différents d’équipements et de bonnes pratiques, dont un seul peut convenir à votre application de fabrication. Le moyen le plus simple de commencer à concentrer la liste d’options est de prendre en compte l’échelle de votre travail de numérisation nécessaire et les tolérances requises. Cela aidera à déterminer si le temps de vol, la triangulation ou le suivi externe seront nécessaires pour votre travail. Si vous avez besoin d’aide supplémentaire pour déterminer la solution de numérisation qui vous convient, contacter un fournisseur de services de métrologie (MSP), comme les services API, pour une consultation ou un travail de numérisation sous contrat vous fournit un avis d’expert pour vous aider à déterminer la solution qui correspond le mieux à vos besoins.