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

Nieuwe methoden voor bodemkartering dankzij drones

Citymesh: de meerwaarde van 5G - artikel

Industrial security als bescherming tegen keerzijde digitalisering

Ongeordend ’brein-geïnspireerd netwerk’ herkent ordelijke patronen

Transistoren van germanium voor betrouwbare quantumberekeningen

Bedrijfsleiders schatten kosten van cyberattacks veel te laag in

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Mastercourse: ’Data Innovation beyond the Hype’

Sirris, MRC Gent - Zwijnaarde

maandag 27 januari 2020

Machinery safety awareness training

Pilz Academy - Roeselare

dinsdag 28 januari 2020

Seminarie Lifecycle Management & Digitalisering

Edegem

woensdag 29 januari 2020

Postgraduaat in de Vastgoedkunde

Leuven - Kortrijk

van 30/01/2020 tot 1/12/2020

CMSE hercertificering

Pilz Academy - Gent

donderdag 30 januari 2020

Roadshow Siemens, Rittal & EPLAN

Lokeren / Oevel

van 4/02/2020 tot 6/02/2020

Keuze van de redactie

(16/1) Nieuwe piste in strijd tegen antibioticaresistentie (+ video)

(15/1) Presentatie visie op duurzaam en betaalbaar Belgisch energieplan

(13/1) ECA Group plant nieuwe fabriek in Haven Oostende

(13/1) Schneider Electric monitort energieverbruik wagenpark VITO

(8/1) Solid state LiDAR-expert Xenomatics definitief gelanceerd

(8/1) Mogelijk zwart gat gevormd door neutronensterren

>> 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

Abonneer op onze nieuwsbrief

Reageer of publiceer aanvullende informatie
Mis ook dit niet...

Transistoren van germanium voor betrouwbare quantumberekeningen

Onderzoekers van QuTech, een samenwerking tussen TU Delft en TNO, ontwikkelen transistoren op basis van germanium die berekeningen uitvoeren voor de toekomstige quantumcomputer.

Bedrijfsleiders schatten kosten van cyberattacks veel te laag in

Internationale cyberverzekeraar Hiscox lanceert in België een app die de potentiële kosten van een cyberaanval berekent en welke aanvallen de grootste bedreigingen vormen voor een bedrijf.

Haven Oostende ontwikkelde zich in 2019 verder in niche markten

Het aantal invaarten voor onderhoud aan windturbines op de Noordzee steeg aanzienlijk, wat inmiddels werk verschaft aan ruim 600 mensen. In 2020 neemt dit nog verder toe.

Nieuwe piste in strijd tegen antibioticaresistentie (+ video)

Bio-ingenieurs van de KU Leuven hebben een nieuwe antibacteriële strategie ontwikkeld, die bacteriën verzwakt door hun samenwerking te verhinderen waarbij geen resistentie optreedt.

Sweco integreert Talboom in aanbod

Als uitbreiding van hun expertise heeft Sweco Belgium de medewerkers en farma- en infrastructuurprojecten van Studiebureau Talboom en Talboom PharmaChem in zijn aanbod geïntegreerd.

Onderzoek: extreme hitte bestrijden met irrigatie

Een internationaal team is er op basis van metingen en wereldwijde klimaatsimulaties in geslaagd om de klimatologische effecten van irrigatie te isoleren van de effecten van de opwarming.

Onderzoek naar haalbaarheid elektrificatie industriële gasketels

Uit Nederlands onderzoek van ECN part of TNO blijkt dat alleen gasgestookte vlampijpketels met een thermisch vermogen van minimaal 5 MW potentieel geschikt zijn om te retrofitten.

50% van de bedrijven slecht voorbereid op cyberaanvallen

Uit onderzoek, dat Forrester Consulting uitvoerde in opdracht van Fortinet uitvoerde, blijkt dat industriële bedrijven door de toenemende digitalisering kwetsbaarder zijn voor cybercrime.

BASF introduceert krasbestendig industrieel vloersysteem

Het innovatieve systeem MasterTop 1912 voldoet aan de strengste eisen op het gebied van slijtvastheid, duurzaamheid en esthetiek en scoort met lage emissiewaarden. Het is een veerkrachtig en visueel aantrekkelijk vloersysteem dat geschikt is voor gebruik in industriële ruimten zoals bijvoorbeeld fabrieken, laboratoria en opslagplaatsen. >>

Partners