Фирмой «Brown & Sharpe» разработана специализированная для измерения лопаток машина AF-X. Принцип измерения на ней основан на использовании строчного лазера и линейной сканирующей камеры. Устройство, разработанное на этой основе, называют динамический строчный датчик (dynamic stripe sensor (DSS)). Используемые в этой системе оптика, механика и программное обеспечение являются достаточно сложными, однако сам принцип измерения сравнительно прост (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Схема измерения сечения лопатки динамическим
строчным датчиком
В машине используются четыре синхронизированных DSS установленных в одной плоскости, которые одновременно считывают информацию. Для измерения следующего сечения лопатка перемещается вверх или вниз. Каждый DSS имеет два строчных лазера, линзу с 3-х кратным увеличением и 5000-пиксельную линейную сканирующую камеру (CCD-детектор). Каждый из лазеров наклонен под углом 30° к оси камеры и линзы. Пересечение лазерных лучей производится в точках на расстоянии 254 мм от фокальной точки линзы.
При измерениях каждая пара лазеров DSS сканирует сечение лопатки строкой шириной 25 мкм и длиной 114 мм. В тоже время, DSS быстро перемещается к лопатке и от нее, фиксируя положение максимального количества света, отражаемого от поверхности лопатки для каждой позиции (пикселя) CCD-детектора. Для каждого пикселя линейки это соответствует пересечению лазерных лучей в точке на поверхности лопатки. Необходимость перемещения DSS обусловлена тем, что сечение лопатки имеет кривизну и добиться пересечения лучей на всем элементе сечения другим путем невозможно.
В процессе сканирования и перемещения DSS, компьютер по специальной программе вычисляет истинное положение фокусной точки для каждого пикселя (расстояние от DSS до точки на поверхности) и определяет координаты X, Y и Z каждой точки элемента сечения. Координата Z соответствует вертикальной позиции датчиков.
Четыре датчика, работающих одновременно, позволяют производить измерение полного сечения лопатки, включая входную и выходную кромки, измерение которых другими способами представляет определенные трудности. Время измерения одного сечения ~ 1 с. Вертикальное перемещение лопатки обеспечивает полное измерение пера в заданном количестве сечений. Точность измерения лопаток на машине AF-X составляет 10 мкм.
Это наиболее современный и эффективный принцип лазерного измерения, на точность которого не влияет отражающая способность поверхности, поскольку фиксируется не отраженный луч, а изображение пятна на поверхности с помощью цифровой видеокамеры.
Последние КИМ рассматриваемого типа имеют возможность самопозиционирования.
Принцип действия.
Лазерное 3D cканирование основано на проецировании лазерного луча на предмет 3D сканирования. Все искажения воспринимает измерительная камерой, которая отслеживает физическое положение лазера. Данные передаются в компьютер, там они буквально вычерчиваются лазером. Лазерные 3d сканеры недороги для промышленного применения, они дают возможность 3D сканирования вне помещений и при разной освещенности, возможность работы с объектами, недоступными для 3D сканирования с использованием технологии белого структурированного света.
При 3D сканировании происходит автоматическая генерация поверхности в формате STL, а не в виде облака точек, которые подлежат последующей обработке. На мониторе в режиме реального времени отображается весь процесс. Это осуществляется следующим образом. Лазер, расположенный в нижней части 3D сканера, проецирует развертку перекрестий лучей на объект 3D сканирования (рис.3.4, 3.5). Две приемные камеры принимают отраженный сигнал, на основе которого в режиме реального времени генерируется поверхность. Достаточно просто подключить 3d сканнер с помощью кабеля в разъем FireWire и откалибровать, с чем справится буквально любой. На все это уходит всего лишь 2-3 минуты!
Рис.3.4. Принцип самопозиционирования
Рис.3.4. Принцип самопозиционирования
D сканнер позволяет сканировать предметы в любой области и под любым углом. Нужно лишь выдерживать расстояние до объекта сканирования в пределах от 200 до 350 мм, что не требует абсолютно никакой тренировки, сноровка появится буквально через секунды. В процессе 3D сканирования система координат, привязанная к обьекту, помогает перемещению. Кроме того, в любой момент работу можно прервать, а затем продолжить.
Рис.3.5. Самопозиционирующийся лазерный сканер Zscanner 700
(cканирование: 25, 000 замер./с: разрешение: по осям XYZ: 0.05 мм;
точность: более 40 микрон)
Таким образом, принцип работы лазерного сканера следующий: он крепится вместо контактного щупа и подключается к КИМ мобильного или стационарного типа, либо к станку с числовым программным обеспечение (ЧПУ). Внутри сканера располагается цифровая видеокамера и диодный лазерный излучатель с модуляцией сигнала.
Лазерный луч формирует строку различной длины в зависимости от модели, а затем гаснет до начала следующей. Максимальное количество строчек в секунду 60. Данный параметр регулируется вручную и задается в зависимости от отражательной способности поверхности сканируемого изделия. Технология сканирования базируется на методе триангуляции. Угол между камерой и лазерным лучом выбран оптимальным для сканирования. При угле 0° между лучом и измеряемой поверхностью камера не фиксирует излучение строки, подсвеченной лучом лазера на измеряемой поверхности, 90°- оптимальное положение.
Лазерный луч в единичный момент времени образует на сканируемой поверхности светящуюся точку, которая фиксируется матрицей видеокамеры. При формировании лучом лазера строчки на измеряемой поверхности, на матрице фиксируется размытая (градиентная) кривая (рис.3.6), которая затем фильтруется по точкам с максимальной интенсивностью свечения. Р1з этих точек с максимальной интенсивностью свечения формируется облако.
Отсканированный объект может быть экспортирован в форматы: IGS, VDA, DXF,STL, WRL, CBK, CWK, GRK, ASC, BMP.
А б в г
|
д