print

Использование технологии 3D сканирования SMARTTECH для создания пожарного автомобиля

07/04/2017

Компания BOCAR занимается производством автомобилей для нужд пожарной охраны. При этом все необходимые пожарным специализированные решения должны быть подогнаны точно под конструкцию машины. Получить всю необходимую информацию о форме объекта помогает технология 3D сканирования компании SMARTTECH, дополненная качественным программным решением для реверсивного инжиниринга — Geomagic Design X.

3D сканер на основе технологии структурированного света не только гарантирует высокую точность, но и значительно ускоряет получение всех необходимых сведений о геометрии объекта по сравнению с традиционными измерительными методиками.

Ниже мы представим технологию 3D сканирования, с которой работает BOCAR, на практическом примере: 3D сканирование крыши и задней стенки кабины в машине для проектирования тревожной световой сигнализации.

За основу пожарного автомобиля компания BOCAR взяла грузовик  Volvo FMX — исключительно долговечную и мощную машину с множеством удобных опций: активное рулевое управление и коробка передач I-SHIFT делают эксплуатацию автомобиля значительно проще для пожарной бригады.

Smarttech DualVolume_сканирование кабины грузовика

Работа проводилась с использованием сканера scan3D DUAL VOLUME, отличительная особенность которого — два независимых режима замеров. Режим с большим объемом — 800 х 600 мм с точностью 0,1 мм — задействуется для общих оперативных замеров крупных объектов, например, корпуса машины. Меньший объем — 300 х 200 мм при точности 0,04 мм — применяется для 3D сканирования небольших деталей: зеркал, дверных ручек, вентиляционных каналов. Для переключения между режимами пользователю достаточно выбрать нужную опцию в программе SMARTTECH3Dmeasure, управляющей сканирующей головкой.

Сложный процесс калибровки, который часто встречается при работе с оборудованием других производителей 3D сканеров, для этого устройства не требуется. Отсутствие необходимости в калибровке означает, что пользователю не придется брать на себя настройку точности 3D сканера. Этим занимаются специалисты SMARTTECH на этапе производства. 3D сканер с постоянной калибровкой, протестированный в соответствии со стандартом VDI/VDE 2634 (часть 2), представляет собой метрологический прибор, который можно дополнительно сертифицировать в независимой лаборатории метрологических измерений. В случае с 3D сканером из линейки DUAL VOLUME на точность измерений будут проверять оба объема замеров.

3D сканер SMARTTECH работает с технологией структурированного света: на сканируемую поверхность проецируется определенный световой рисунок (интерференционные кольца), а датчик фиксирует искажения рисунка на объекте. Полученные данные направляются в программу, которая превращает их в облако точек, описывающее форму измеренного  объекта в координатах X, Y, Z.

По результатам замеров 3D сканер собирает огромный объем данных Количество точек зависит от разрешения датчика. Камера с разрешением 5 мегапикселей в устройстве, с которым работает BOCAR, за один цикл сканирования фиксирует 5 миллионов точек.

3D сканирование кабины

Для эффективного сканирования поверхность объекта покрыли матовым составом с противобликовыми свойствами. Благодаря такому простому решению детектор хорошо распознает отображаемые проектором интерференционные кольца, а значит, результаты получаются точными и без шумов. По завершении сканирования состав легко смывается мойкой высокого давления, не оставляя следов на автомобиле. Второй этап подготовки объекта к сканированию — закрепление контрольных маркеров. Эти особые наклейки помогают сканеру автоматически объединять отдельные части отсканированного изображения, давая общую картину данных. При этом пользователь видит, какие поверхности уже отсканированы, а какие еще ждут своей очереди.

3D сканер поместили на механический подъемник. Поскольку сканируемый объем был очень велик, весь процесс занял около часа. После слияния отдельных изображений с опорой на контрольные маркеры выведенное на монитор облако точек четко показывает отсканированные поверхности, давая полное представление о собранных данных.

Фильтры программы SMARTTECH3Dmeasure устраняют шумы в реальном времени — прямо в процессе 3D сканирования. Помимо сканирования и удаления шумов SMARTTECH3Dmeasure позволяет точно выровнять отдельные отсканированные изображения по трем точкам или методом «глобального» выравнивания, при котором практически исключены программные ошибки.

Последний этап работы в SMARTTECH3Dmeasure — создание полигональной сетки в формате STL путем конвертации облака точек. Полученная полигональная сетка будет использована при CAD-моделировании в программе Geomagic Design X.


Чтобы повысить качество полигональной сетки, выполним оптимизацию перед предстоящим моделированием. Эта операция сокращает число треугольников там, где геометрия объекта стабильна, и сохраняет большое их количество в особо важных точках, где контур меняется. Следующий шаг — разбиение на участки, то есть зоны треугольной сети, представляющие собой фрагменты поверхности: плоскости, цилиндры, конусы, шары, вращающиеся поверхности, торы, свободные формы. Они упрощают моделирование и одновременно служат для привязки нашей CAD-модели к системе координат. Теперь приступаем к моделированию поверхности. Почти вся модель уже готова. Осталось, опираясь на участки и программу-мастер, создать замкнутые поверхности, наложить их и объединить, получив объемную модель.

В процессе выравнивания поверхностей программа позволяет анализировать точность моделирования — проверять расхождения между трехмерной моделью и треугольной сетью, которая отображается в виде цветовой карты отклонений.

Важное преимущество этой программы – возможность скопировать дерево операций в другую CAD-программу: SOLIDWORKS, CATIA, NX. Поддерживается сохранение готовой модели в разных форматах, включая IGES, parasolid, STEP.

Результат наглядно демонстрирует, насколько 3D сканирование упрощает процесс моделирования. Для замеров использовался сканер scan3D DUAL VOLUME; результатом стало облако точек, послужившее основой для построения CAD-модели кабины пожарного автомобиля.

С помощью 3D сканера SMARTTECH и специализированного программного обеспечения SMARTTECH3Dmeasure и Geomagic Design X можно создать твердотельную CAD модель.


Полученную CAD-модель применяли для:

•             перепроектирования элемента;

•             проектирования дополнительных элементов;

•             планирования производства данного элемента;

•             планирования метода установки данного элемента.

3d модель новой оснастки для кабины пожарной машины

Потенциал применения 3D сканирования в промышленности огромен: перед нами масса недостижимых ранее возможностей. Нам удалось на основе отсканированного объекта создать объемную модель (CAD), как показано в статье, что позволит проектировать дополнительные элементы, точно подгоняя их под уже существующие. Такой подход экономит время и средства на создании прототипов и снижает риск повреждения объекта, который мы перепроектируем.

Благодаря сканеру SMARTTECH3D и программе Geomagic Design X компания BOCAR легко и быстро построила CAD-модель автомобиля. В результате проектировать дополнительные элементы пожарного автомобиля стало намного проще и дешевле. С виртуальной моделью легко работать и в других программах — CATIA, Autodesk Inventor, SOLIDWORKS. Метод бесконтактных замеров исключает повреждение сканируемой поверхности, а подтвержденная сертификатом точность 3D сканера — гарантия метрологически достоверных результатов.

О компаниях:

SMARTTECH — уже 16 лет производит и продает специализированные 3D сканеры. SMARTTECH постоянно совершенствует свою продукцию, учитывая потребности различных отраслей: тяжелое машиностроение, медицина, археология. Профессиональные сканеры SMARTTECH в России и СНГ представляет компания НИССА Диджиспейс.

BOCAR – The Przedsiębiorstwo Specjalistyczne „Bocar” Sp. z o.o., частная компания, основанная в 1992 г. Начинала как производитель корпусов аварийно-спасательных пожарных автомобилей на базе обычных шасси. Сейчас выпускает в основном новые пожарные автомобили на базе шасси известных марок, поставляя около 100 спецмашин в год. Накопленный опыт позволяет компании принимать заказы на самые необычные корпуса, учитывающие индивидуальные потребности. Выпускаемые компанией пожарные автомобили укомплектованы новейшим оборудованием, красивы и эффективны. Работая с легкими и прочными материалами — алюминий, пластик, нержавеющая сталь, мы используем последние достижения в сфере сварки, склейки и лазерной обработки.

Перевод Олеси Зайцевой
Карта сайта