Skanowanie 3D i frezowanie robotami CNC
Skanowanie 3D jest technologią, której początkowym wykorzystaniem była najczęściej inżynieria odwrotna, ponieważ umożliwiały szybkie prototypowane oraz łatwe przygotowanie dokumentacji technicznej części już istniejących. Pozwalają również na wprowadzanie modyfikacji w modelu 3D na podstawie obiektu, który został zeskanowany. Przy połączeniu skanerów 3D z systemami CAM oraz maszynami CNC w inżynierii pojawiają się coraz to nowe możliwości. Roboty CNC dają dużą uniwersalność i ogromne możliwości, dzięki czemu stają się coraz bardziej popularne.
Skanowanie 3D
Dzięki temu, że skanery 3D stają się coraz bardziej popularne możliwy jest rozwój ich mobilności oraz zmniejszanie ich rozmiarów. Powstaje coraz więcej skanerów ręcznych(oferowanie np. przez firmę Artec) , które zyskują taką samą popularność jak skanery stacjonarne (na przykład firmy RangeVision). Ich różnorodność pozwala na pracę w różnych warunkach, pozwala na skanowanie zarówno małych, jak i ogromnych przedmiotów.
Skanowanie odkryć archeologicznych w Machu Pichu (Peru) przez naukowców z Politechniki Wrocławskiej za pomocą ręcznego skanera 3D Artec EVA
Technologia światła strukturalnego, która jest wykorzystywana w skanerach firmy Artec, pozwala na bezpieczne oraz całkowicie bezdotykowe skanowanie obiektów delikatnych, które przy każdym dotyku mogą ulec uszkodzeniu (np. współrzędnościowych metod pomiarowych lub skanerów laserowych). Jest to bardzo ważne przy skanowaniu zabytków czy dzieł architektonicznych.
Bardzo często maksymalne możliwości skanerów 3D są zależne od oprogramowania, w którym są obsługiwane. Artec Studia pozwala na łączenie skanów w czasie rzeczywistym dzięki temu od razu mamy podgląd efektu końcowego. Widoczne są również miejsca, w których trzeba coś doskanować. Dzięki temu obniża się ryzyko wykonania niepełnego skanu i konieczności ponownego wykonywania tej samej pracy.
Automatyczne wykrywanie nieciągłości i zamykanie z wygładzaniem w Artec Studio
Jeśli w trakcie skanowania konieczne jest przerwanie go i powrót do niego w późniejszym czasie bardzo ważne jest łączenie ze sobą pojedynczych skanów, na co pozwala oprogramowanie Artec Studio. Dzięki niemu możliwe jest automatyczne dopasowanie poszczególnych skanów ze sobą.
Możliwe jest to w trzech przypadkach:
- Auto-dopasowanie podczas skanowania
- Pojedynczy skan – jeżeli na przykład zastosujemy stolik obrotowy,
- Przycisk „Jestem zadowolony” – jeżeli model, który skanujemy, ma różnorodną teksturę i geometrię, program jest w stanie dopasować skany pomiędzy sobą automatycznie po kliknięciu tego przycisku.
Sztywne wyrównanie skanów nadbudowy samochodu
Znacznie trudniej jest jeśli chodzi o skanowanie organizmów żywych – które w trakcie procesu mogą się poruszać. W tym przypadku należy wykorzystać niesztywne wyrównania – nie pracuje się w tym przypadku na surowych skanach, a na modelach złożonych z siatki trójkątów.
Wymuszone wyrównanie stosuje się, gdy skan jest przełamany i występują małe przemieszczenia pomiędzy grupą klatek.
Algorytm niesztywnego wyrównania, stosowany dla żywych organizmów
Dopracowane skany (organizmów żywych lub materii nieożywionej) można poddawać dalszej obróbce w systemach CAD, tworzyć formy wtryskowe i odlewnicze lub też bezpośrednio wykonywać kopie istniejących już obiektów za pomocą obróbki skrawaniem. Duże możliwości zapewniają aplikacje frezowania robotem CNC.
Frezowanie robotem skanów ze skanerów 3D
Zastosowanie robotów CNC przy pracy ze skanerami 3D posiada wiele ogromnych zalet. Robot CNC jest dużo bardziej swobodny niż obrabiarka CNC, posiada niemalże nieograniczoną przestrzeń roboczą i może być swobodnie optymalizowany za pomocą takiego oprogramowania jak Eureka. Roboty CNC pozwalają również na wykonanie podcięcia (takiego jak ujemne kąty), posiadają lepszy dostęp do obrabianej powierzchni oraz pozwalają na kompleksową obróbkę przy tych samych długościach narzędzi.
Frezowanie robotem nadbudowy samochodu ze styropianu pod laminaty
Możliwości manipulacyjne robotów sprawiają, że budowane są również stanowiska, w których wrzeciono o dużej mocy jest całkowicie nieruchome, natomiast przemieszczaniem przedmiotu obrabianego zajmuje się robot. Z punktu widzenia oprogramowania i przystosowania ścieżki narzędzia z systemu CAM do programowania robota, zadanie jest równie proste jak programowanie przy detalu mocowanym poza robotem i ruchomym wrzecionie.
Przy frezowaniu kamienia znaleziono inne skuteczne rozwiązanie – aby przyspieszyć proces i jednocześnie obejść ograniczenia mocy wrzeciona, często wykorzystuje się dwa roboty lub przezbraja jednego: najpierw w piłę do cięcia a potem w głowicę frezującą.
Frezowanie robotem zeskanowanej twarzy
Połączenie najnowszych osiągnięć w zakresie skanowania 3D i zalet robotów frezujących otwiera nowe możliwości zarówno procesu prototypowania jak i wytwarzania gotowych elementów. Ważnym elementem w obu przypadkach jest oprogramowanie, często determinujące zdolność systemu do realizacji stawianych przed nim zadań. Unikalne funkcje programu Artec Studio i symulatora Eureka, przy zachowaniu prostoty i intuicyjności obsługi (z automatyzacją pewnych złożonych czynności i zaszytymi zaawansowanymi algorytmami przetwarzania danych), przybliżają nowe technologie zwykłym użytkownikom, technologom i projektantom.