3D-scannen: Wat doe je met de puntenwolk? - artikel

Plant & Factory 15/10/2019 9:20:06

3D-scanners maakten een enorme evolutie door qua technologie, nauwkeurigheid én prijs. Ze worden ingezet voor reverse engineering tot kwaliteitscontrole. Software is daarbij steeds crux.

Lees hieronder verder   
Verwant

Lancering een van de eerste Europese volwaardige 5G-testnetwerken

Organische elektronica: nog veel te doen - artikel

Compacte kracht op de edge

Gimv wordt belangrijke aandeelhouder van Televic

Kunstmatige huid laat robots zweten

Pascal Fiévez wordt nieuwe CEO van Civadis

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Hannover Messe Digital Days

Online

van 14/07/2020 tot 15/07/2020

De Logistiek Manager als Logistiek Auditor

IMF Academy (centraal Nederland)

dinsdag 1 september 2020

Warmtewende voor industrie

Havenhuis Antwerpen

maandag 7 september 2020

Asset Performance 4.0

ICC Gent

van 15/09/2020 tot 17/09/2020

Business Process Management - klassikaal

IMF Academy Utrecht(NL)

van 15/09/2020 tot 24/09/2020

Certified ISO 31000 Risicomanagement 

IMF Academy Utrecht (NL)

van 16/09/2020 tot 18/09/2020

Keuze van de redactie

(1/7) Nieuw investeringsfonds van 42 miljoen euro voor start-ups en scale-ups

(1/7) Gentse biotech start-up ontwikkelt universeel Covid-19 vaccin

(29/6) Vlaamse bedrijven krijgen 14,8 miljoen euro voor technologische begeleiding

(29/6) Innovatief zonnepaneel voor grootschalige productie op komst

(25/6) Primeur: netgekoppelde buurtbatterij

(24/6) Nieuw project om plasticvervuiling in rivieren op te ruimen

>> Meer blikvangers

Download het artikel in

ENGINEERINGNET.BE - 3D-scanners vergen niet langer de investering die KMO’s een aantal jaren geleden nog afschrikte. Verschil in wat je geleverd krijgt, is er nog wel degelijk, maar ook handscanners in de lagere prijsklassen leveren bruikbare resultaten op.

Daarbij zijn vooral de mate van detail en het gebruiksgemak van invloed op de tijd die het uiteindelijk vergt om een goed 3D-model te krijgen. Het verschil komt dan ook vooral tot uiting in het bedieningsgemak.

Twee technologieën
Er zijn twee types: enerzijds de traditionele laserscanner en anderzijds de varianten die gestructureerd licht gebruiken. Binnen deze laatste groep wordt nog onderscheid gemaakt tussen de wit- en blauwlicht varianten. Laserscanners, die al langer op de markt zijn, zijn minder nauwkeurig, wel snel. Bovendien is het omgevingslicht amper van invloed op het scanproces, omdat het laserlicht qua golflengte binnen een smalle bandbreedte blijft.

Om de scansnelheid nog te verhogen wordt de laserstraal de laatste jaren verbreed, zodat elke scanbeweging een groter oppervlak bestrijkt. Een pluspunt van de laserscanner tegenover de andere typen is dat de laserscanner ook hele grote objecten kan scannen. Als het moet zelfs hele fabriekshallen. Of een vliegtuigvleugel. Bij het scannen van dit soort grote objecten koppelt Hexagon bijvoorbeeld de Leica laserscanner aan een tracker voor het continu bepalen van de positie.


Om het 3D-laser-scannen te versnellen, verbreedt Hexagon het vlak dat in één keer gescand wordt. (©FC)

Wit- en blauwlicht scanners
De doorbraak van 3D-scannen kwam er echter vooral met de wit- en blauwlicht scanners. ‘Gestructureerd licht’ maakte de technologie betaalbaarder. Een van de voordelen van gestructureerd licht is dat hiermee het object nauwkeurig wordt gescand. Dit komt doordat de scanner het licht in verschillende patronen op het object projecteert.

Een 3D-scanner bevat altijd een projector en twee camera’s. De camera’s registreren nauwkeurig hoe het licht verstrooit zodra het het object raakt. Zo ontstaat er uiteindelijk een puntenwolk van het model. Men is met een wit- of blauwlicht scanner sneller vertrokken dan met een laserscanner, omdat het object vast blijft staan en men de scanner om het object heen beweegt. In tegenstelling tot lasertechnologie vormt dit licht geen enkel veiligheidsrisico voor de omgeving.

Het verschil tussen de wit- en blauwlicht scanners vertaalt zich in de resolutie. Oudere generaties werken met witlicht, de jongste met blauwlicht. Voor blauwlicht scanners gebruikt men meestal LED-verlichting, wat de levensduur ten goede komt. Behalve de nauwkeurigheid zijn er nog enkele andere verschillen tussen beide types. Omdat witlicht het volledige zichtbare spectrum gebruikt, worden de lichtstralen sneller verstoord en is de invloed van het omgevingslicht groter dan bij de blauwlicht scanners.

Blauwlicht scanners hebben minder last van het omgevingslicht, omdat de camera’s zijn afgesteld op het filteren van het blauwe licht. Blauw- en witlicht scanners zijn best wel populair maar hebben ook hun beperkingen. Beide types zijn namelijk gevoelig voor weerkaatsing. Het scannen van een glanzend gepolijst oppervlak, van transparante en zwarte oppervlakken is moeilijk omdat die het licht ofwel meer absorberen ofwel weerkaatsen. Moeten veel donkere oppervlakken gescand worden, dan is de laserscanner duidelijk in het voordeel.

Het belang van de software
Welke 3D-scantechnologie men ook kiest, de software is belangrijk. De scanner genereert een puntenwolk van het object. Afhankelijk van de toepassing moet deze puntenwolk nog verder bewerkt worden. Software heeft invloed op het gebruiksgemak. Hoe goed stitcht de software de scans tot één puntenwolk? Vergt het nog veel manueel werk? Moet de scanner eerst gekalibreerd worden of niet?

Bij reverse engineering wil men een CAD-model van een onderdeel waarvan verder geen 3D-model of tekening beschikbaar zijn. Daarom zochten fabrikanten van 3D-scanners samen te werken met ontwikkelaars van CAD-software. Het Chinese Shining 3D, dat sinds twee jaar een Europees hoofdkantoor heeft, werkt op dit vlak bijvoorbeeld samen met Verisurf. Artec, de Luxemburgse producent van 3D scanners, werkt dan weer samen met Geomagic, de CAD-ontwikkelaar binnen het 3D-printconcern 3D Systems. Met deze integratie van scannen en CAD-modelleren wil men de workflow eenvoudiger maken en het genereren van een goed CAD-model vergemakkelijken.

Beter dan het origineel
Engineers kunnen met reverse engineering beduidend veel tijd besparen. Reverse engineering is echter meer dan het kopiëren van een product. Juist doordat men een bestaand werkstuk digitaliseert, kan men in de CAD-omgeving ook verbeteringen aanbrengen.

Een voorbeeld hiervan toonde 3D-print servicebureau ZiggZagg onlangs op Machineering in Brussel, waar het een BMW 1 rallywagen van het Belgische team Heli Racing liet zien. Het team nam direct van BMW een BMW 1 120d rallywagen over, die echter een zwakke inlaatcollector bleek te hebben. Bijna elke race ging het inlaatspuitstuk stuk onder druk en temperatuur. ZiggZagg scande beide helften en paste het ontwerp aan de binnenzijde aan.

Er kwamen verstevigingsribben en heatinserts om trillingen te voorkomen. Met het gemodificeerde CAD-model is vervolgens een nieuwe inlaatcollector 3D-geprint in PA12 en dit onderdeel gaat nu al twee seizoenen mee. Afgelopen winter is de complete racewagen gescand zodat de engineers met simulatiesoftware kunnen testen waar nog andere verbeteringen (gewichtsbesparing) mogelijk zijn.

3D scannen voor kwaliteitscontrole
Een tweede toepassing voor 3D-scannen is kwaliteitscontrole. Bij 3D-printen wordt dit al veelvuldig toegepast maar soms kan 3D-scannen ook een alternatief zijn voor de CMM (Coördinaten Meetmachine met een taster).



Het gaat dan om de controle van de geometrische nauwkeurigheid. Daartoe wordt het object snel gescand en dit resultaat wordt vergeleken met de oorspronkelijke CAD-file. Afwijkingen zijn direct zichtbaar. Dit kan ook met CNC-frees- en draaidelen gebeuren, waarbij dan wel de beperking van de wit- en blauwlicht scanners met betrekking tot weerkaatsing van glimmende oppervlakken in acht moet worden genomen.

Vergeleken met een CMM is het meetresultaat minder nauwkeurig maar daar staat tegenover dat het scannen sneller is. Daarom wordt het wel toegepast bij de validatie van producten voor serieproductie. Een minder bekende toepassing van 3D-scannen bij 3D-printen is het vooraf bepalen van de beste buildoriëntatie op het bouwplatform van de 3D-printer. Hiervoor 3D-print men twee stukken, telkens met een andere oriëntatie.

Nadat ze gescand zijn, analyseert de software van de Atos Core 3D-scanner van Gom de nauwkeurigheid en vergelijkt deze met het oorspronkelijke CAD-model. Hiermee wordt duidelijk welke invloed de printersettings en oriëntatie hebben op de uiteindelijke nauwkeurigheid. <<
Door Franc Coenen

Reageren
Abonneer op onze nieuwsbrief

Mis ook dit niet...

Compacte kracht op de edge

Met de ultra-compacte industriële PC C7015 biedt Beckhoff een industriële PC aan die direct op de machine of het systeem gemonteerd kan worden (op de edge).

Bart Steukers zal Marc Lambotte opvolgen bij Agoria

Bart Steukers (58) zal in april 2021 de nieuwe CEO van technologiefederatie Agoria worden. Hij volgt dan Marc Lambotte op, die op 65-jarige leeftijd met pensioen zal gaan.

Gimv wordt belangrijke aandeelhouder van Televic

Gimv heeft een deelneming verworven in Televic, leverancier van hoog­technologische en kwalitatieve communicatie­systemen voor specifieke markten zoals de zorg, onderwijs, ...

Programma Hannover Messe Digital Days bekend

De Hannover Messe Digital Days op 14 juli zijn gevuld met een divers en zeer interessant programma, startende met een paneldiscussie "Forward to the New ? New Opportunities for Progress?"

Vlaamse bedrijven krijgen 14,8 miljoen euro voor technologische begeleiding

De Vlaamse regering besteedt een pakket aan dienstverlening uit om meer en ambitieuzer ondernemen en innoveren in Vlaanderen via een overheidsopdracht te bevorderen.

Nieuwe techniek geeft sneller resultaten leveraandoening

Een internationaal onderzoeksteam, met onder meer UZA/UAntwerpen, zorgt voor betere detectie van leveraandoeningen door de autofluorescerende eigenschappen van lipofuscine in te zetten.

Jan Verhaeghe, Agesia: passie voor composieten - topingenieur

“Ik ben nog steeds in de running”, zegt Jan Verhaeghe (66). Hij golft nu bij de senioren. Daar is ’t van: ‘En wat hebt gij gedaan?’ In de plaats van ‘wat doe je nog?’

Innovatief zonnepaneel voor grootschalige productie op komst

TNO, Eurotron, Groenleven en SIEC ontwikkelen een nieuw zonnepaneel dat meer stroom genereert en de elektriciteitskosten verlaagt in vergelijking met conventionele panelen.

Permanente en veilige gegevensbewaking op afstand

Met B&R kunnen machinebouwers een permanente verbinding tot stand brengen met installaties en machines in het veld. Met LogTunnel kunnen gegevens van machines op een centrale locatie worden gearchiveerd. Eventuele onregelmatigheden in de prestaties kunnen vroegtijdig worden opgespoord om de maximale beschikbaarheid te behouden.

Partners