3D měření a optická digitalizace, reverzní inženýrství

Garant laboratoře: doc. Ing. Radomír Mendřický, Ph.D.

Klíčová slova CZ: 3D měření, digitalizace, reverzní inženýrství, optické bezkontaktní 3D skenování, 3D skener, rozměrová inspekce.

Klíčová slova EN: 3D measurement, digitization, reverse engineering, optical contactless 3D scanning, 3D scanner, dimensional inspection.

Informační leták ke stažení

Informační leták 2 ke stažení

Hlavní cíle a aktivity laboratoře

Hlavní aktivitou laboratoře je expertní činnost související s 3D digitalizací objektů (jako jsou např. vstřikovací formy, lisovací nástroje či výlisky), zpracováním a analýzou takto získaných dat. Modely vzniklé optickou digitalizací mají široké využití v oblastech CAD, CAM a FEM, simulaci vstřikování plastů či tažení plechu. Efektivně lze provádět komplexní kontrolu rozměrové a tvarové přesnosti vyrobených dílů a funkčnosti celků. Výhodou je nezávislost výsledků na tuhosti součásti, její hmotnosti a teplotě.

• Kontrola kvality výroby / rozměrová inspekce - grafické porovnání nasnímaných dat fyzického dílu a nominálního CAD modelu (barevná mapa odchylek, řezy, obrysové a kontrastní křivky, odchylky bodů, délkové a úhlové kóty, tolerance tvaru a polohy - GD&T), možnost volby ustavení (Best fit, RPS body, 3-2-1), výstupní protokoly o měření, měření tloušťky plechu, deformací, výrobních defektů apod.

• Reverzní inženýrství – digitalizace reálných dílů a převod do 3D CAD dat (např. pro získání chybějící výkresové dokumentace, fyzikální zkoušky); převod ručně vyrobených designérských modelů (např. hliněných návrhů, sádrových předloh, koncepčních studií) do 3D grafické podoby k dalšímu zpracování; modely vzniklé optickou 3D digitalizací lze taktéž využít pro rychlou výrobu kovových nebo plastových prototypů (rapid prototyping, přímé CNC obrábění).

• 3D skenování za účelem dokumentace, archivace uměleckých a historických objektů, soch, reliéfů.

• Kromě technických oborů nachází optická digitalizace široké uplatnění např. v medicíně, umění, kultuře, architektuře či archeologii.

Odborné zaměření laboratoře

V rámci výzkumných aktivit, studentských prací a ve spolupráci s průmyslem je v laboratoři často využíváno moderních optických systémů pro 3D digitalizaci součástí. K tomuto účelu nejčastěji používáme bezdotykové optické 3D skenery umožňující rychlý a přesný převod reálných dílů o velikosti řádově milimetrů až metrů do PC podoby a výkonné SW aplikace pro efektivní transformaci naskenovaných dílů na plošné či objemové CAD modely. Aplikací těchto inovativních postupů lze nejen velice výrazně zkrátit čas vývoje nebo inovace výrobku, ale s vysokou produktivitou též využít při kontrole kvality výroby, zpětné rekonstrukci 3D modelu (ploch) na základě reálného dílu (reverzní inženýrství) nebo při různých analýzách.

Vybavení laboratoře

• ATOS III Triple Scan - bezkontaktní optický 3D skener, měřicí objemy 100 – 700 mm, přesnost až 0,01 mm, vysoká hustota dat - až 8 mil. bodů na jeden záběr, tisíce bodů na 1 mm², zpětná projekce, modré LED

• ATOS II 400  - bezkontaktní optický 3D skener, měřící objemy 55 - 700 mm; přesnost až 0,03 mm

• TRITOP – fotogrammetrický systém, měření souřadnic bodů v prostoru, analýza statických deformací ve 3D

• MetraSCAN 350 - ruční 3-laserový scanner, pozicování v prostoru pomocí tzv. „trackeru“ – skenování bez referenčních bodů, skenování lesklých i černých povrchů bez zmatňování, pracovní prostor až 16,6 m³, rozlišení až 0,05mm, přesnost až 0,086mm

• Skener REVscan - mobilní optický 3D skener, přesnost až 0,05 mm

• Skener Trimble CX - terestrický laserový skener s počítačem Trimble Tablet; digitalizace rozměrných objektů, výrobních hal, strojů, budov, kulturních památek, dosah až 80 m

• ZEISS O-INSPECT 322 – multisenzorový souřadnicový měřicí stroj, objektiv Discovery 12 x Zoom, horní prstencový, koaxiální, spodní osvit, přesnost měření od (2,4 + L/150) μm

• SMS Somet Berox - souřadnicový měřící stroj, přesnost 0,005 mm

• MicroScribe - 3DX- zařízení na principu kloubového ramene, přesnost 0,23 mm

• GOM Inspect Professional (ATOS XL Live) – SW pro skenování, fotogrammetrii, zpracování a vyhodnocení dat z optických 3D skenerů fi GOM, editace meshe, rozměrové a tvarové analýzy, inspekce, protokoly měření

• Geomagic Design X (Geomagic Studio) - specializované softwary pro převod 3D naskenovaných dat na plošné, resp. objemové modely vhodné pro CAD/CAM systémy, NURBS plochy, parametrické modelování

• PolyWorks Inspector / Modeler - SW pro metrologii, inspekci  / modelování a reverzní inženýrství

• VXelements / VXinspect / VXmodel - SW pro řízení skenerů fi Creaform, editaci sítě / rozměrovou kontrolu, barevné mapy, GD&T / reverzní inženýrství, tvorbu prvků a ploch

• Calypso base CNC + Calypso curve – měřicí a vyhodnocovací SW pro SMS fi ZEISS

Nabízené technologie a expertní činnost

Výše zmiňované aktivity a zkušenosti z oblasti optické digitalizace a reverzního inženýrství nabízíme a využíváme

• v rámci smluvního výzkumu a spolupráce s průmyslem (rozměrové a tvarové analýzy výrobků, reverzní inženýrství, školení apod.)

• při řešení vědeckých a výzkumných projektů

• ve vzdělávacím procesu v rámci výuky vybraných oborů na TUL

• při řešení témat a vypracovávání bakalářských, diplomových a disertačních prací

Příklady aplikací