Escaneo 3D como factor de desarrollo industrial
Discurso de Maxim Zhuravlev en la Top 3D Expo 2018.
Mi nombre es Maxim y represento a la empresa de ingeniería Top 3D Shop, que organizó este evento. Suministramos equipos digitales avanzados como máquinas CNC, manipuladores, software especializado, impresoras 3D y escáneres 3D. El tema de mi informe: el escaneo 3D como factor en el desarrollo de la industria moderna.
Tipos de escáneres
La primera diapositiva presenta varios tipos de
sistemas de
escaneo , difieren en tecnología de escaneo, en tipo y realizan diferentes tipos de tareas.
Lo que es muy importante: varios escáneres tienen certificados metrológicos y están incluidos en el Registro Estatal de equipos de medición.
Los escáneres fijos vienen en diferentes tipos.
RangeVision , en un trípode, puede escanear tanto desde el plato giratorio como sin él.
El escáner en el medio, de
Solutionix , es una sola unidad con un plato giratorio con varios grados de rotación.
A la izquierda, tenemos un sensor
GOM montado en un manipulador.
Veamos un poco los sistemas de escaneo.
Tecnología de escaneo
Los sistemas de escaneo tienen diferentes tecnologías de escaneo, destaqué el más popular en este momento: tenemos el sistema GOM a la derecha, funciona mediante la tecnología de estructuración de la luz, donde la llamada máscara del proyector se proyecta sobre el objeto escaneado y la desviación se registra con dos cámaras.
Otra imagen muestra el sistema de escaneo Metroscan, que funciona con tecnología de triangulación láser. Aquí el papel de la máscara es jugado por el rayo láser.
Es importante comprender que el escáner es una combinación de dispositivos periféricos y software producido por el fabricante. Muchos escáneres 3D difieren especialmente en términos de software, por ejemplo, de acuerdo con el principio de costura del modelo. Estos métodos varían: algunos usan costuras geométricas, otros usan coincidencia de texturas y otros usan etiquetas o una combinación de estos métodos.
Identifiqué varios tipos, de derecha a izquierda: escáneres fijos, con su ayuda escaneamos objetos relativamente pequeños con mayor precisión que otros tipos de escáneres.
Los escáneres láser terrestres están diseñados para escanear objetos grandes, puede ser un edificio completo o elementos de una instalación industrial.
Máquinas de control y medición móviles, con la posibilidad de reemplazar el cabezal de escaneo con una sonda. Y escáneres de mano, los más móviles y también bastante precisos.
Los sistemas de escaneo no solo le permiten producir los mejores productos, sino que ellos mismos están mejorando. Esta diapositiva muestra un escáner de mano de
Artec -
Artec Leo . Este es uno de los escáneres más interesantes del mercado, su característica distintiva es la capacidad de escanear y trabajar con resultados de escaneo sin conectarse a una estación de trabajo y fuente de alimentación, para esto está equipado con una batería, un buen procesador y una pantalla táctil integrada.
Costo de equipo
Los diferentes tipos y categorías de precios de los escáneres tienen una precisión diferente. depende de las tecnologías utilizadas y de las decisiones de diseño de los creadores del escáner.
Escanear tareas
Una de las tareas principales del escaneo 3D en producción es la ingeniería inversa o la ingeniería inversa. Obtener dibujos de una única documentación de diseño es uno de los problemas que se resuelven en la producción moderna mediante escaneo. En el caso de que no haya escáner, el proceso de obtención de un dibujo se ve así: los ingenieros van al objeto con una herramienta de medición diferente para tomar las dimensiones del boceto, tomar medidas, regresar a sus lugares de trabajo y comenzar a diseñar el modelo desde cero, de acuerdo con el boceto en el
programa CAD : AutoCAD,
Compass , SolidWorks o algún otro, que se encuentra en la empresa.
El modelado es una tarea que requiere mucho tiempo y puede tomar mucho tiempo del diseñador. Otro factor negativo en el proceso de creación de un dibujo puede ser el error de tomar tamaños, en este caso, un grupo de ingenieros tiene que volver al objeto.
Este procedimiento puede repetirse varias veces hasta obtener un dibujo de alta calidad del producto y el modelo 3D que necesitamos, esto puede llevar mucho tiempo. Cualquier producción moderna funciona con modelos 3D, donde quiera que vaya ahora para crear un prototipo u obtener un producto final, como un molde, se requerirá un modelo 3D en todas partes.
Aquí puede observar el proceso de digitalización de la carrocería de un automóvil, un método sin contacto, como puede ver.
El sistema de escaneo recibe un modelo tridimensional en forma de una nube de puntos, luego, usando un software, obtenemos un modelo 3D en formato .STL o .OBJ.
Además, de este modelo podemos obtener la documentación de diseño, eliminar las dimensiones necesarias. Como saben, si una persona hiciera esto manualmente, pasaría una gran cantidad de tiempo. El proceso de digitalización es bastante simple, incluso un estudiante puede manejarlo.
El video muestra el sistema de escaneo
Metrascan de Creaform , cuya ventaja es que el sistema le permite escanear con una precisión de volumen de 60 micras por 16 metros cúbicos.
Le pido que preste atención de inmediato: la precisión volumétrica y la precisión lineal son parámetros diferentes, no deben confundirse.
Diagnósticos
Al escanear, obtenemos la geometría del producto en toda su longitud, y con un software especializado, podemos llegar a una conclusión sobre el objeto que se escanea en función de estos datos, sin tener que volver a los lugares de trabajo, podemos enviar inmediatamente un informe al sitio de producción donde se tomarán las medidas necesarias para prevención de accidentes y resolución de problemas: esto ahorrará el presupuesto de grandes pérdidas.
La información se escribirá en el disco duro y se descargará en circulación. De esta manera siempre tendrá acceso a él.
El tamaño manual es aceptable solo para objetos pesados de gran tamaño que no tengan la forma geométrica más compleja. Por cierto, también digitalizamos objetos grandes con un escáner, por ejemplo, en instalaciones domésticas o industriales. Estas tareas generalmente son realizadas por escáneres especializados.
Pero, como sabemos, la mayoría de las tareas reales en producción son diferentes.
Tareas reales en la producción.
En esta diapositiva puede ver ejemplos de problemas de la vida real de la producción moderna, donde es necesario obtener un modelo digital de la cabeza de un bloque de motor, un molde u otro producto de forma geométrica compleja, que es casi imposible para una persona hacer manualmente.
Modelado
En este gráfico, puede observar un chacal dependiendo de los costos de mano de obra para obtener un modelo 3D y la documentación de diseño del producto sobre su complejidad. Como comprenderá, al escáner no le importa qué escanear: una bola, cilindro, motor en su totalidad o en forma desmontada.
Los fabricantes donde no hay sistemas de escaneo, que todavía usan mano de obra humana para obtener documentación de diseño, dibujos, usan el recurso humano de manera ineficiente y se ven privados de la oportunidad de aumentar sus ganancias, reduciendo los costos de mano de obra en el campo del diseño y dirigiéndolos a otras tareas necesarias.
Control
Otra área de aplicación donde los sistemas de escaneo son indispensables es el monitoreo. En cualquier producción hay control: entrada, salida, intermedio. Podemos usar varias herramientas para el control, no hablaré sobre métodos de control que están desactualizados y ya no son efectivos. En la mayoría de los casos, donde no hay sistemas de escaneo, se utilizan máquinas de control y medición, si hablamos de producción moderna, de lo contrario, se trata de todo tipo de plantillas y control visual, no hablaremos de eso.
Estamos viviendo en una era en la que un producto está reemplazando a otro cada vez más rápido, los productos que cambian rápidamente nos obligan a cambiar el ciclo de desarrollo, hacerlo lo más corto posible, y con ello están cambiando los requisitos para controlar la producción. Si observa productos de entre 5 y 10 años, verá que la variabilidad se ve muy diferente. El progreso tecnológico en la producción, los cambios en las tecnologías mismas, acelera el ritmo de los cambios en los productos.
La recepción de nuevos productos en un plazo más corto nos obliga a cambiar la tecnología de producción y los controles relacionados. Los requisitos más estrictos para la calidad de los productos también cambian los requisitos para el control de calidad, lo cual es natural. El control creciente nos permite producir cada vez más productos de alta calidad, a un nuevo nivel, inaccesibles para las empresas que ignoran el progreso de las herramientas de control de calidad y establecen tendencias en el desarrollo de industrias enteras.
Beneficios del escaneo 3D
La principal ventaja de los sistemas de escaneo sobre otros métodos de control: escaneo completo de la geometría de los productos a lo largo de toda la longitud sin datos CAD,
inspección de toda la superficie de productos y dimensiones funcionales, exportación de resultados de medición e informes a servidores internos y bases de datos, control estadístico de procesos.
Como se ha dicho muchas veces, la facilidad de desarrollo es importante aquí. Por ejemplo, escaneé sin capacitación: saqué un escáner, instalé un software, escaneé un producto directamente en nuestra oficina y obtuve un modelo 3D.
Un factor bastante significativo es el hecho de que los sistemas de escaneo son móviles, a diferencia de las mismas máquinas tradicionales de control y medición, le permiten llevarlos consigo y digitalizar objetos en general, escanearlos en partes y unir el modelo en software.
Un factor importante también es que cuando tiene un escáner, después de haber recibido modelos 3D de varias partes, puede realizar un ensamblaje virtual del producto antes de comenzar el ensamblaje en producción, ver todas las áreas problemáticas y corregir los defectos sin perder tiempo.
En esta diapositiva, puede ver claramente una comparación del resultado del escaneo con el modelo CAD, todas las desviaciones se expresan como una escala de temperatura, donde la zona verde es todo lo que está dentro de la tolerancia, el rojo y el azul están fuera de él. Puede realizar una comparación en modo automático. El software tiene la capacidad de ajustar para mostrar un informe en forma de una tabla de Excel o PDF. El resultado puede ser dirigido a la producción, tecnólogo, para la eliminación rápida del matrimonio.
Con un escáner en producción, tiene la oportunidad de automatizar el proceso de monitoreo mediante manipuladores.
Aquí puede ver una solución económica, por alrededor de 5,000,000 de rublos, que es fácil de integrar en la cadena técnica. Esto le permitirá controlar todos los productos y crear una biblioteca digital de productos de su producción. Si el usuario final detecta el matrimonio, tendrá la oportunidad de encontrar la causa del matrimonio eliminando el modelo 3D de la biblioteca.
Bibliotecas Digitales
La producción con una biblioteca digital es más flexible e independiente. Imagine que puede influir en cada producto que ni siquiera ve, haciéndolos mejores y mejores, cambiando su apariencia, haciéndolos más fáciles, sin perder las características de resistencia y la funcionalidad necesaria, reduciendo la cantidad de materias primas utilizadas, reduciendo así los costos de producción.
Y así, con cada detalle. Con todos los productos. Esto, en conjunto, ayuda a mejorar la calidad de todos sus productos, haciéndolo inalcanzable para los competidores.
Dicha producción depende menos del proveedor y, en caso de una interrupción del suministro, puede optimizar el proceso lo antes posible para nuevas materias primas de otro proveedor.
Todo vale para garantizar que dicha automatización se realice en todas las empresas, sin ella simplemente no pueden soportar la competencia.
A diferencia de las máquinas de medición de control, los escáneres no requieren la alineación de la pieza y escribir un programa de control complejo para cada producto, que no todos los especialistas calificados enfrentarán.
Para trabajar con el escáner, será suficiente entrenar a dos personas. Este puede ser el ingeniero jefe, especialista a cargo de producción, diseñador. Al despedir o transferir a dicho especialista, será posible capacitar a un nuevo empleado lo suficientemente rápido. Por supuesto, se necesitan habilidades y conocimientos de software aquí, todo viene con el tiempo, pero un empleado puede comenzar y comenzar a trabajar en solo un par de días.
Al almacenar toda la información sobre los objetos escaneados en la producción, puede formar una imagen de los productos y, sobre la base de esto, predecir el ciclo de producción adicional e influir en él para reducir los costos cuando se trata de monitorear la calidad del producto y prevenir accidentes si hablamos de escaneo de diagnóstico equipo La producción se detendrá, la herramienta se romperá, se violarán los términos y se interrumpirán los contratos, como resultado perderá la confianza de sus clientes, que la próxima vez no se comunicarán con su empresa, sino con otra. Todo esto se puede evitar, como ya entendió, mediante la modernización oportuna de los controles.
¿Por qué debe contactarnos al elegir el equipo?
Somos una empresa multimarca y no damos preferencia a los equipos de una determinada marca, seleccionándolos de acuerdo exclusivamente con los requisitos y necesidades del cliente. Al mismo tiempo, hemos establecido relaciones con los fabricantes y suficiente experiencia para comprender de manera competente las propiedades del equipo y tomar decisiones razonables.
En cuanto al
Top 3D Shop con sus metas y objetivos, el comprador puede estar seguro de que se le dará la opción más adecuada para lograr estos objetivos y resolver problemas, y no la más rentable para ningún fabricante o distribuidor.
Trabajando con nosotros, ahorrará su tiempo y, como resultado, su dinero, y modernizará la producción rápidamente y sin demasiados dolores de cabeza.
Vasily Kiselev, CEO y fundador de Top 3D Shop
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