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Entra nel mondo degli scanner 3D e delle tecnologie di misurazione 3D

Scopri le misurazioni 3D e i diversi sistemi di metrologia 3D

La metrologia, le tecnologie di misurazione 3D e gli scanner 3D sono ormai indispensabili nel settore manifatturiero, NDT, del controllo qualità e dell’istruzione. Ad esempio, secondo Allied Market Research, il mercato globale della scansione 3D ammontava a 8.427 milioni di USD nel 2017 e dovrebbe raggiungere 53.345 milioni di USD entro il 2025.

Questa crescita si basa su solidi motivi. Gli scanner 3D consentono di acquisire la forma, le geometrie, le texture e i colori degli oggetti del mondo reale e di trasferire questi dati nel mondo digitale. In qualità di leader nelle tecnologie di misurazione 3D, fra cui scanner 3D, fotogrammetria e soluzioni di rilevamento, Creaform ti aiuterà a scoprire la metrologia e il modo in cui le nostre soluzioni agevolano processi come lo sviluppo del prodotto, ispezioni NDT, processi di controllo qualità e corsi di formazione.

Qual è la storia delle misurazioni 3D?

Le misurazioni 3D sono una delle tecnologie più recenti nel campo della metrologia, vale a dire la scienza che si occupa della misurazione e standardizzazione delle misure. Le prime misurazioni risalgono agli antichi egizi e venivano usate per agevolare il commercio, la costruzione delle infrastrutture e l’attività umana. La metrologia moderna fonda le proprie radici ai tempi della Rivoluzione francese.

Funzionamento della misurazione 3D

La misurazione 3D è un processo basato su diversi tipi di apparecchiature, che raccolgono i dati 3D sugli oggetti fisici, ad esempio forma, dimensioni e colori, in modo da costruire e analizzare modelli 3D digitali basati su nuvole di punti ad alta densità o mesh triangolari. Alcuni software consentono di ripulire i dati di scansione, riempire i vuoti, correggere gli errori e migliorare la qualità delle informazioni. I dati vengono esportati sotto forma di file STL o convertiti in NURBS per la modellazione CAD 3D. È possibile usare questi modelli 3D per il reverse engineering o il controllo qualità, archiviarli come riferimenti digitali, riportarli nel mondo fisico utilizzando una stampante 3D, inserirli nella documentazione tecnica e molto altro ancora.

Tipi di tecnologie di misurazione 3D

Esistono due tipi principali di misurazione 3D: a contatto e non a contatto. Le soluzioni di misura 3D a contatto eseguono un sondaggio degli oggetti attraverso il contatto fisico, ad esempio usando tastatori, bracci articolati e macchine di misurazione a coordinate (CMM). Le tecnologie di misurazione 3D non a contatto consentono di raccogliere i dati 3D senza toccare gli oggetti. Esse comprendono scanner laser e a luce strutturata, soluzioni di fotogrammetria e scanner CMM ottici.

È possibile suddividere ulteriormente le soluzioni di misurazione 3D in base al tipo di acquisizione eseguita.

Scanner 3D a laser

Questi dispositivi proiettano un raggio laser sull’oggetto da scansionare, mentre una telecamera registra il punto di intersezione fra raggio e oggetto. La posizione dello scanner nello spazio viene determinata dalla tecnologia in uso, come ad esempio un braccio articolato o un tracker. Gli scanner laser utilizzano target di posizionamento (piccoli adesivi da collocare sulla parte) per individuare la posizione dello scanner nello spazio rispetto alla parte da scansionare.

Vantaggi. Gli scanner 3D laser di fascia alta producono dati di ottima qualità in poco tempo e con una risoluzione e accuratezza eccellenti: consentono di scansionare ogni tipo di oggetto, indipendentemente dal luogo, come ad esempio le parti presenti in laboratorio, officina o presso un cliente.

HandySCAN 3D e MetraSCAN 3D di Creaform sono scanner 3D portatili a luce laser.

HandySCAN BLACK 3D scanner projects 11 blue laser crosses to capture intricate details such as helicopter rotor components. Metrology technician operating a handheld 3d laser scanner on an aerospace interior for quality control purposes

Scanner 3D a luce strutturata

A differenza degli scanner a laser, che proiettano una o più linee di luce su un oggetto, gli scanner a luce strutturata (o luce bianca) proiettano schemi di luci e ombre ed eseguono l’acquisizione di un’immagine attraverso una fotocamera. Lo scanner rileva le variazioni dello schema e utilizza la geometria e la texture (colore) dell’oggetto per posizionare i dati. Per completare la mesh occorre acquisire diverse immagini a partire da numerose posizioni.

Vantaggi. Gli scanner 3D a luce strutturata sono veloci e non impongono lunghi tempi di configurazione. Inoltre, le soluzioni portatili sono prodotti convenienti che è possibile utilizzare per eseguire la scansione di oggetti ubicati in ogni luogo.

Vuoi saperne di più sugli scanner 3D a luce strutturata? Visita la pagina sugli scanner 3D a luce strutturata/bianca di Creaform.

A white light structured light handheld 3D measurement system scanning a leather car seat in a metrology lab

Fotogrammetria

La fotogrammetria è una tecnologia che utilizza target codificati e richiede l’acquisizione di numerose immagini di un oggetto in posizioni diverse. Il sistema di fotogrammetria esegue la triangolazione dei punti presenti nelle immagini in modo da determinarne la posizione in uno spazio tridimensionale.

Vantaggi. Gli scanner 3D basati sulla fotogrammetria sono precisi e producono in breve tempo dati ripetibili di oggetti di grandi dimensioni. Richiedi ulteriori informazioni sulle soluzioni di fotogrammetria.

Portable photogrammetry camera system taking measurements on the cockpit and fuselage of a commercial airplane for quality control purposes

Soluzioni di misurazione 3D portatili a contatto

Le soluzioni 3D portatili a contatto, spesso definite con il termine “macchina di misura a coordinate ottiche portatili (PCMM)”, eseguono un sondaggio fisico delle superfici di un oggetto, che occorre fissare saldamente durante l’operazione di misura. Questi dispositivi entrano in contatto con gli oggetti e consentono di misurare qualsiasi superficie rigida in modo efficace.

Vantaggi. I dispositivi di rilevamento 3D a contatto di nuova generazione sono meno sensibili alle instabilità rispetto ai predecessori, vale a dire le CMM di precedente generazione.

Quality technician performing jig and fixture adjustments on the shop floor using a handheld optical probing sytem

Altri tipi di scanner 3D

Sono disponibili altri tipi di scanner 3D, come ad esempio gli scanner time-of-flight, che usano una tecnologia a impulsi laser. Questi scanner misurano il tempo necessario affinché un raggio laser o agli infrarossi venga riflesso e ritorni ai sensori dello scanner. Queste soluzioni richiedono numerose scansioni per la creazione di una singola mesh e vengono utilizzate soprattutto per gli oggetti molto estesi, come ad esempio gli edifici o altre infrastrutture.

White light scanner capturing an Audi R8 car cargo room for developing aftermarket components

Gli scanner 3D a luce bianca, come ad esempio il nuovo Go!SCAN SPARK, sono ideali per acquisire la forma degli oggetti di dimensioni medio-grandi, come ad esempio parti di automobili, sculture o mobili, il corpo umano o parti caratterizzate da motivi di colore complessi o geometrie articolate.

Portable 3D scanner and laptop showing the scan of an automotive die casting part shown in a 3D software

HandySCAN 3D e il nuovo HandySCAN BLACK offrono risultati coerenti e ripetibili su una vasta gamma di superfici in ogni condizione o ambiente di lavoro, riducendo i tempi di consegna e aumentando la redditività.

Metrology technician operating a blue light handheld 3d laser scanner on a large industrial mold in a factory environment

Il nuovo MetraSCAN BLACK è un versatile e potente scanner 3D portatile per il controllo qualità. Grazie ad altissimi livelli di velocità, accuratezza e capacità di lavoro sulle parti di grandi dimensioni, questo scanner 3D CMM ottico è il prodotto di livello metrologico più completo sul mercato, un metodo alternativo molto efficace rispetto alle tradizionali CMM portatili.

Per quali attività vengono utilizzate le soluzioni di scansione 3D?

È possibile usare le soluzioni di scansione 3D in una vasta gamma di settori e applicazioni, tra i quali:

  • Aerospaziale
  • Automobili e trasporto
  • Prodotti di consumo
  • Manifattura
  • Industria pesante
  • Assistenza sanitaria
  • Petrolio e gas
  • Produzione di energia
  • Formazione scolastica

Non esistono limiti per le possibilità degli scanner 3D. È possibile usare questa tecnologia per: accelerare lo sviluppo dei prodotti, ottimizzare i processi di produzione, del controllo e delle ispezioni di qualità, incrementare la qualità dei prodotti, fare reverse engineering, insegnamento della metrologia agli studenti, conservare manufatti storici e molto altro ancora.

Ti piacerebbe scoprire le sfaccettature della scansione 3D nelle applicazioni reali? Leggi il nostro blog: troverai alcuni case study recenti legati alla scansione 3D.

Scegliere lo scanner 3D adatto allo scopo

Sono disponibili numerosi articoli e webinar relativi alla scelta dello scanner 3D ideale per applicazioni specifiche.

È importante, tuttavia, anche descrivere le caratteristiche degli scanner 3D a basso costo, prodotti non di livello professionale o metrologico. Questi scanner non offrono l’accuratezza, risoluzione e ripetibilità richieste dai clienti più esigenti, che utilizzano solo scanner 3D di fascia alta per il proprio lavoro.

Gli scanner 3D economici possono avere un impatto negativo su un progetto importante o su larga scala. Non è neanche possibile usare imitazioni economiche neppure per progetti piccoli, che magari dipendono da un’altra accuratezza dei risultati.

Scanner e stampa 3D

A volte esiste una certa confusione tra la scansione e la stampa 3D. La scansione e la stampa 3D sono una combinazione efficace per attività come la prototipazione rapida e il reverse engineering in tutti i settori. Scopri di più sulle diverse applicazioni della scansione e stampa 3D.

Ad esempio, i produttori possono velocizzare i processi di sviluppo dei prodotti o di reverse engineering eseguendo la scansione di una parte, apportando modifiche al file 3D e utilizzando una stampante 3D per ricreare un modello fisico aggiornato della parte.

La scansione e la stampa 3D sono molto più semplici rispetto alla creazione di un prototipo da zero. Per quale motivo? Invece di eseguire l’adattamento dei prototipi fisici in base alle modifiche di progettazione, è possibile eseguire la scansione di una parte, apportarvi modifiche, ripulire la mesh utilizzando un software di scansione 3D dedicato e inviare il nuovo modello in stampa. I flussi di lavoro della produzione additiva non sono mai stati così semplici.

3D model of an automotive truck pump cover

Immagine di anteprima di uno stampo complesso di cui è stata eseguita la scansione con HandySCAN 3D. Scopri di più sui modelli 3D di alta qualità presenti nella nostra libreria Sketchfab.

 

Articolo scritto da Creaform

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