SHINING 3D FreeScan Trak Nova – безжичен метрологичен 3D скенер

Ключови предимства

• Точност до 0,02 mm за метрологичен контрол, инспекция и реверсивно инженерство.
• Скорост до 6 140 000 точки/сек. за ефективно заснемане на големи детайли и сложни повърхности.
• FOV до 2600 × 2200 mm чрез FreeScan UE Nova за бързо покриване на мащабни обекти.
• Динамично проследяване с TE Nova и FreeScan UE Nova без необходимост от маркери върху повечето детайли.
• 50 лазерни линии за високоскоростно заснемане, 7 паралелни линии за детайл и 1 лазерна линия за дълбоки отвори и джобове.
• Интегрирана Video Photogrammetry (VPG), безжична работа и възможност FreeScan UE Nova да се използва като самостоятелен ръчен 3D скенер.

Една система за динамичен тракинг, широк обхват и прецизно 3D сканиране

SHINING 3D FreeScan Trak Nova е модулна метрологична система, която обединява динамичен оптичен тракинг, високоточен ръчен 3D скенер и широкоформатно лазерно сканиране. Конфигурацията включва TE Nova за детайлно заснемане и FreeScan UE Nova, който изпълнява двойна роля – проследява TE Nova в Trak режим и може да бъде свален от стойката и използван като самостоятелен широкоформатен лазерен 3D скенер.

Тази архитектура решава един от основните практически проблеми при индустриалната дигитализация: един и същ проект рядко изисква еднакъв тип заснемане във всички зони. Голям автомобилен панел, корпус на машина или част от самолет изисква бързо покриване на значителна площ, докато отвори, канали, монтажни елементи и малки радиуси изискват по-гъста геометрична информация. FreeScan Trak Nova позволява двата типа работа да бъдат комбинирани в един измервателен процес.

В Trak режим FreeScan UE Nova проследява пространственото положение на TE Nova в реално време. Това позволява свободно движение около измервания детайл без необходимост от поставяне на референтни маркери върху повечето обекти. Ползата се усеща най-силно при големи каросерии, заварени конструкции, форми, приспособления и индустриално оборудване, където подготовката на цялата повърхност би добавила ненужни операции към измервателния цикъл.

Когато приоритет е максимално бързо покриване на голяма геометрия, FreeScan UE Nova може да работи самостоятелно с FOV до 2600 × 2200 mm. След това локалните участъци, които изискват по-висока плътност и прецизност, могат да бъдат доработени с TE Nova. Така системата не принуждава оператора да използва режим за фин детайл върху цял обект, когато това само би увеличило размера на данните и времето за обработка.

Метрологична точност, обемна точност и лазерни режими

FreeScan Trak Nova достига точност 0,02 mm. При работа с големи детайли по-важна става не само локалната точност, а поведението на измерването в целия пространствен обем. Обемната точност на системата е 0,062 mm при обем 12 m³. Това е характеристиката, която трябва да се разглежда при инспекция на големи панели, сглобени конструкции и компоненти, при които отделните контролни зони могат да бъдат раздалечени на значително разстояние.

Интегрираната Video Photogrammetry разширява възможностите при мащабни обекти. В режим VPG обемната точност е 0,046 + 0,012 mm/m за разширен измервателен обем. Фотограметричният процес работи с калибрационен еталон и глобални референтни точки, като не изисква кодирани маркери. Това е особено ефективно при дълги конструкции и проекти, при които натрупването на пространствена грешка трябва да бъде контролирано по цялата дължина на обекта.

TE Nova разполага с три лазерни конфигурации. Високоскоростният режим използва 50 лазерни линии и е оптимален за бързо покриване на свободни повърхности. Режимът със 7 паралелни линии е насочен към по-фина геометрия и локални детайли. За дълбоки отвори, тесни канали и джобове е налична единична лазерна линия, която позволява по-добър контрол върху участъци с ограничена оптична видимост.

Разстоянието между точките се настройва в диапазона 0,01–10 mm. Това не означава, че 0,01 mm трябва да се използва за всеки проект. Правилният подход е плътността да се избира според геометрията и крайната цел. Големите равни участъци могат да бъдат заснети с по-умерена плътност, докато малките функционални характеристики се обработват с по-фина настройка. Така се запазва необходимото ниво на детайл, без проектът да се натоварва с излишни милиони точки.

Производителност и безжичен работен процес

Максималната скорост от 6 140 000 точки/сек. е ключова при мащабни измервания. При автомобилна каросерия, железопътен компонент или голяма отливка производителността не зависи само от това колко бързо може да се движи операторът. Системата трябва да приема достатъчно геометрична информация при всяко движение, за да намали необходимостта от многократно преминаване през една и съща зона.

FreeScan Trak Nova работи както безжично, така и чрез кабелна оптична връзка. Безжичният режим използва Wi-Fi комуникация и премахва кабелното ограничение между оператора и измервателната система. Това е особено важно при работа около автомобил, вътре в конструкция, между производствени съоръжения или около обекти с множество препятствия.

За безжична работа се използва Wi-Fi router. Системата е проектирана за работа с предоставения router, а при използване на друг модел е подходящ Wi-Fi 6. Батериите са сменяеми, което позволява работата да продължи чрез подмяна на захранващия модул вместо чрез прекъсване на целия измервателен процес. TE Nova работи безжично до 2,5 часа, а FreeScan UE Nova – приблизително 1 час с един комплект активно захранване.

Типичният професионален работен процес включва:

1. Позициониране на FreeScan UE Nova с добра видимост към зоната, която ще се измерва.
2. Свързване на TE Nova, FreeScan UE Nova и работната станция.
3. Проверка на калибрацията и състоянието на системата.
4. Избор между Trak режим, самостоятелен UE Nova режим или VPG според размера на обекта.
5. Настройване на режима на лазерните линии, яркостта и разстоянието между точките.
6. Заснемане на общата геометрия с подходяща плътност.
7. Локално повишаване на резолюцията в критичните зони.
8. Оптимизация на мрежата, подравняване и подготовка на данните за инспекция или реверсивно инженерство.

FreeScan Trak Software поддържа Intelligent Resolution, която адаптира плътността на мрежата спрямо кривината на геометрията. Така по-простите повърхности не се претоварват с ненужни полигони, докато зоните с по-сложни форми получават повече геометрична информация. AI Feature Recognition подпомага разпознаването на кръгли отвори, правоъгълни отвори и канали, което ускорява преминаването от заснемане към измервателен анализ.

Софтуер, файлови формати и професионална екосистема

FreeScan Trak Software управлява основните операции по заснемане, подравняване, оптимизация и експорт на данните. Облакът от точки може да бъде записан във формат ASC, а полигоналната геометрия се експортира в STL, OBJ, PLY и 3MF. Глобалните референтни точки могат да бъдат запазвани в P3, ASC и TXT, когато проектът изисква повторно използване на една и съща координатна база.

След генериране на мрежа са налични инструменти за опростяване, изглаждане, премахване на малки изолирани фрагменти, автоматично и ръчно запълване на отвори и корекция на координатната система. Правилният работен процес е да се запази максимално необходимата геометрична информация до приключване на измервателния анализ и едва след това да се прилага агресивно опростяване.

Системата се интегрира с SHINING3D Inspect, PolyWorks, Geomagic Control X, EXModel Pro, BlueStar Mapping и Geomagic Design X. Това покрива основните професионални направления след 3D сканиране: сравнение с CAD, анализ на отклонения, геометрична инспекция, реконструкция на повърхности, реверсивно инженерство и подготовка на модели за последващо производство.

Препоръчителната компютърна конфигурация за FreeScan Trak Nova включва Windows 11 Professional 22H2 64-bit, процесор Intel Core i7-13700H или по-висок клас, NVIDIA GeForce RTX 4060 Laptop GPU или по-висок клас, минимум 8 GB VRAM, 64 GB DDR5 RAM в двуканална конфигурация и USB 3.0. При много големи проекти допълнителната RAM и по-мощният GPU имат реално значение за плавната визуализация и обработката на плътни облаци от точки.

Дизайн, мобилност и професионални приложения

Мобилността е заложена в самата конструкция на FreeScan Trak Nova. TE Nova тежи 1,2 kg, а FreeScan UE Nova – 1,6 kg. Ниското тегло е важно при продължителни измервания, при които операторът многократно променя позиция, достига високи участъци или работи вътре в ограничено пространство.

Дълбочината на полето при TE Nova е 380 mm с работен диапазон 170–550 mm. FreeScan UE Nova осигурява значително по-голям диапазон – 2700 mm при 800–3500 mm в конфигурацията на системата. Когато UE Nova се използва като самостоятелен широкоформатен скенер, той позволява работа с големи обекти от значително по-голямо разстояние спрямо типичен детайлен ръчен скенер.

• Автомобилна индустрия: заснемане на каросерийни панели, body-in-white конструкции, шасита, интериорни компоненти, модификации и детайли за реверсивно инженерство.
• Авиация: дигитализация на панели, крила, корпусни елементи и големи свободни повърхности с възможност за локално преминаване към по-висока резолюция.
• Железопътен транспорт: контрол на мащабни компоненти и конструкции директно в сервизна или производствена среда.
• Енергетика и тежка индустрия: турбини, корпуси, заварени конструкции, големи машинни възли и оборудване, което не може удобно да бъде преместено до стационарна измервателна система.
• Инструментална екипировка: форми, матрици и приспособления, при които е необходимо сравнение между действителната и номиналната CAD геометрия.
• Реверсивно инженерство: изграждане на надеждна цифрова геометрия от физически компонент, когато оригинален CAD модел липсва или вече не отговаря на реалния детайл.

Ограничения, калибрация и технически характеристики

Динамичният тракинг изисква оптична видимост между FreeScan UE Nova и TE Nova. При закриване на проследяващите елементи или излизане извън активната тракинг зона събирането на данни може да бъде прекъснато. При сложни детайли правилната позиция на тракера трябва да бъде определена още преди започване на измерването, така че критичните повърхности да могат да бъдат достигнати без продължителна оклузия.

Нормални, тъмни и отразяващи повърхности могат да бъдат обработвани чрез подходящите режими и настройки на яркостта. Прозрачните и силно огледални материали остават трудни за всяка активна оптична система и трябва да бъдат тествани предварително. Когато производственият процес позволява, временно матиране със специализиран сканиращ спрей може значително да улесни стабилното заснемане.

Калибрацията трябва да бъде част от регулярната метрологична дисциплина. Системата трябва да се калибрира при първоначална употреба, след силен удар или вибрации, след продължителен период без работа и когато се наблюдава спад в качеството или стабилността на подравняването. Практически подход е проверка в рамките на интервал до две седмици, а при промяна на температурата, работната среда или местоположението калибрацията трябва да се извърши преди критично измерване. Преди процедурата компонентите трябва да достигнат стабилна работна температура.