3D-Digitalisierung mit einer KMG
3D-Scannen mit einer KMG (Koordinatenmessmaschine) ist eine Methode zur Erstellung einer detaillierten digitalen Darstellung eines physischen Objekts durch Erfassung seiner Geometrie. Dieser Prozess kombiniert die Präzision einer KMG mit den Möglichkeiten des 3D-Scannens, um hochgenaue 3D-Messungen und das Reverse Engineering komplexer Maschinenteile oder Werkzeuge zu ermöglichen.
3D-Scan-Technologie
Die Vorteile und Einschränkungen eines 3D-Scanners ergeben sich in der Regel aus seiner Positionierungsmethode. Deshalb lohnt sich ein Blick auf die verschiedenen Positionierungsmethoden in den unterschiedlichen 3D-Scanner-Kategorien. Die Hauptkategorien von 3D-Scannern sind:
Messarme, tragbare KMG-Scanner
Getrackte 3D-Scanner
3D-Scanner mit strukturiertem Licht
Tragbare 3D-Scanner
Messarme, tragbare KMG-Scanner
Koordinatenmessmaschinen (KMGs) und Messarme können mit starren Tastköpfen oder schaltenden Tastern ausgestattet sein. Es ist auch möglich, einen 3D-Scannerkopf auf einer KMG zu montieren.
POSITIONIERUNGSMETHODE: MECHANISCHE ENCODER
Tragbare KMGs werden mithilfe mechanischer Encoder in den Armen positioniert.
Vorteile
Es können verschiedene Werkzeuge an tragbaren KMGs montiert werden, was eine einfache Integration von Scannen und Tasten im selben Projekt ermöglicht.
Einschränkungen
Tragbare KMGs müssen auf einer Oberfläche befestigt werden und verwenden einen physischen Arm zur Positionierung. Dadurch sind sie anfällig für Vibrationen und andere Umwelteinflüsse, die die Leistung und Qualität beeinträchtigen können. Außerdem sind sie in Bezug auf Einsatzort und die Formen der zu scannenden Objekte weniger flexibel.
Getrackte 3D-Scanner
Optische Trackingsysteme können verschiedene Messwerkzeuge verfolgen, einschließlich der Position eines 3D-Scanners.
POSITIONIERUNGSMETHODE: EXTERNES OPTISCHES TRACKINGSYSTEM
Diese Scanner verwenden ein externes optisches Trackingsystem zur Positionserkennung. Meistens kommen Marker (aktive oder passive Ziele) zum Einsatz, die den Scanner optisch mit dem Tracker verbinden.
Vorteile
Getrackte 3D-Scanner bieten eine sehr hohe Genauigkeit und Präzision im gesamten Messvolumen. Durch den Wegfall der physischen Verbindung zwischen Scanner und Objekt entsteht maximale Bewegungsfreiheit.
Einschränkungen
Die optische Verbindung, die ein Vorteil dieser Technologie ist, stellt gleichzeitig eine Schwäche dar. Der Tracker muss stets eine klare Sichtlinie zum Scanner haben. Zudem ist das Arbeitsvolumen oft begrenzt. Eine Erweiterung des Scanbereichs macht den Prozess komplexer und kann zusätzliche Messunsicherheiten verursachen. Getrackte Scanner sind in der Regel auch teurer als tragbare 3D-Scanner.
3D-Scanner mit strukturiertem Licht
Diese Scanner projizieren ein Lichtmuster auf ein Objekt und analysieren die Verzerrung dieses Musters durch die Objektoberfläche. Das Muster wird entweder durch einen LCD-Projektor oder einen Laserstrahl erzeugt. Eine oder mehrere Kameras erfassen das projizierte Muster.
POSITIONIERUNGSMETHODE: OFFLINE-POSITIONIERUNG MIT MARKERN UND GEOMETRIEBASIERTE POSITIONIERUNG
Der Scanner kann sich entweder auf die Geometrie des Teils zur Datenpositionierung verlassen oder auf Marker (kleine Aufkleber, die mit dem System geliefert und auf das Objekt geklebt werden) zur Ausrichtung der 3D-Daten.
Wenn nur eine Kamera verwendet wird, muss die Position des Projektors im Verhältnis zur Kamera im Voraus bekannt sein. Bei zwei Kameras muss das Stereo-Kamerapaar vorab kalibriert werden.
Vorteile
Hochwertige Scanner mit strukturiertem Licht liefern sehr hochwertige Daten. Sie bieten in der Regel eine exzellente Auflösung, wodurch selbst kleinste Details erfasst werden können.
Einschränkungen
Obwohl Scanner mit weißem Licht große Datenmengen in einem einzigen Scan aufnehmen können, führt dies nicht immer zu einer höheren Gesamtscan-Geschwindigkeit. In den meisten Fällen sind mehrere Scans erforderlich, um alle Winkel komplexer Teile zu erfassen, was sehr zeitaufwändig ist.
