Od zawsze kluczowym elementem każdego procesu wytwórczego, zwłaszcza w przypadku tzw. produkcji dyskretnej, była kontrola jakości. Rola tego etapu produkcji w najbliższej przyszłości będzie dynamicznie wzrastać, a to za sprawą rosnącego udziału produkcji krótkoseryjnej czy wręcz jednostkowej. W takich sytuacjach niezwykle ważna jest bowiem szybka weryfikacja jakości wytwarzanych elementów.

Jak wynika z przeprowadzonej przez firmę Frost & Sullivan pod koniec minionego roku analizy rynku metrologicznego, obowiązujące w Europie rygorystyczne przepisy dotyczące jakości produktu i kosztów gwarancji sprawiają, że znacząco poszerzył się europejski rynek najnowocześniejszych urządzeń z zakresu metrologii, a jego potencjał wciąż jest bardzo duży. Nowoczesne technologie pomiarowe wykorzystywane są w kluczowych sektorach przemysłu europejskiego, a więc w motoryzacji, lotnictwie, branży maszyn ciężkich i metalurgii.

Urządzenia o wielu zaletach
Rosnące znaczenie metrologii nie byłoby możliwe bez coraz popularniejszych skanerów 3D. Dzięki tym urządzeniom, wykorzystywanym nie tylko do kontroli jakości, ale również m.in. w procesach inżynierii odwrotnej, możliwe jest uzyskanie cyfrowego modelu trójwymiarowego praktycznie dowolnego elementu w postaci przestrzennej chmury punktów (nawet kilka milionów punktów w ciągu jednej sekundy pomiaru). Otrzymany w takiej postaci cyfrowy obraz przedmiotu może być następnie poddany dokładnym pomiarom. Zaletą tej metody jest możliwość przeprowadzenia tzw. bezinwazyjnego pomiaru detalu, a także dokładne zmierzenie trudno dostępnych powierzchni, które przy wykorzystaniu konwencjonalnych technik pomiarowych są praktycznie niedostępne.

Metoda skanowania 3D ma ponadto tę przewagę nad klasycznymi współrzędnościowymi technikami pomiarowymi, że pozwala w dużo krótszym czasie pozyskać znacznie więcej danych. Ta zaleta jest szczególnie istotna przy produkcji małych partii elementów, gdzie również nie można się obejść bez przeprowadzenia ich kontroli jakości.

W praktyce dostępne są różne typy skanerów 3D. Pierwszy z podziałów wyróżnia skanery kontaktowe i – bardziej zaawansowane – bezkontaktowe. Wyróżniamy także skanery 3D bazujące na projekcji światła strukturalnego, jak i urządzenia wykorzystujące projekcję laserową. Te ostatnie znacznie lepiej radzą sobie z nieregularnymi powierzchniami. Wreszcie istnieje też podział na skanery stacjonarne i ręczne. Co ważne, niektóre typy skanerów przeznaczone są do wykonywania pomiarów w warunkach laboratoryjnych, jednak przyszłość metrologii 3D należeć będzie raczej do urządzeń pozwalających na wykonywanie pomiarów bezpośrednio przy linii produkcyjnej bądź na otwartym terenie.

Drobne elementy i wielkie gabaryty
Pomiar przy użyciu skanowania 3D można przeprowadzić zarówno na drobnym elemencie, jak i na olbrzymim obiekcie, np. samolocie, budynku czy moście. Kolejną zaletą jest niewielka niepewność pomiarowa, która – w zależności od wybranego urządzenia skanującego – waha się od kilkunastu mikrometrów do kilku dziesiątych milimetra.

Dlatego też zainteresowanie tą techniką pomiarową wykazuje coraz więcej branż przemysłowych. Wspomniana możliwość pomiarów bardzo dużych obiektów sprawia, że skanery 3D znajdują zastosowanie także w budownictwie i architekturze. Z kolei bardzo duża dokładność pomiarów, a do tego możliwość przeprowadzenia badań bezdotykowych zwiększyły zainteresowanie tymi urządzeniami ze strony branży medycznej.

Zrobotyzowane skanowanie 3D
Trend zmierzający do przeprowadzania pomiarów bezpośrednio przy linii produkcyjnej sprawia, że coraz popularniejsze staje się zrobotyzowane skanowanie 3D, w której to technologii głowica skanująca zamocowana jest na robocie. Takie rozwiązanie zapewnia dużą szybkość wykonania pomiaru w trybie automatycznym, co zmniejsza ryzyko wystąpienia wąskiego gardła, oraz wysoką dokładność i powtarzalność pomiaru, a także niemal całkowicie eliminuje czynnik ludzki z procesu kontrolnego.

Nowoczesne, zrobotyzowane rozwiązania nie wymagają sztywnego zamocowania mierzonej części, dzięki czemu zarówno ona, jak i skaner mogą się w trakcie pomiaru poruszać. Tym samym urządzenia wykorzystujące możliwości robotów stanowią świetną alternatywę dla tradycyjnych technik pomiarowych.

Coraz bardziej konkurencyjna oferta
Rosnące zainteresowanie skanerami 3D dostrzegają również producenci urządzeń pomiarowych, wprowadzający do swoich ofert coraz bardziej zaawansowane rozwiązania.

W ofercie firmy ITA znajdziemy zarówno ręczne skanery 3D, jak i w pełni zautomatyzowane systemy skanujące marki Creaform. Na szybki i łatwy pomiar pozwalają m.in. ręczne skanery HandySCAN Black oraz Go!Scan SPARK. Ten pierwszy wykorzystuje technologię laserową, drugi zaś – technologię światła białego. Z kolei laserowe skanery MetraSCAN 3D mogą być zamontowane na robocie, pozwalając na pełną automatyzację procesu pomiarowego.

Firma Zeiss natomiast oferuje produkty z linii Comet oraz T-Scan. Pierwsza z nich wykorzystuje najnowszą technologię projekcji światła niebieskiego i zapewnia pomiar z wysoką dokładnością także obiektów z mocno refleksyjną powierzchnią. Ręczne skanery linii T-Scan zapewniają wysoką elastyczność dla różnego zakresu aplikacji i mogą być wykorzystywane do digitalizacji nawet dużych obiektów.

W ofercie innego globalnego producenta urządzeń pomiarowych, firmy Hexagon Intelligence Metrology, znajdziemy m.in. ręczny skaner Leica Absolute Scanner, który umożliwia pomiar trudno dostępnych elementów z odległości nawet 1000 mm z dokładnością rzędu 150 mikronów. Dostęp do trudnych pomiarowo powierzchni możliwy jest bez konieczności zmiany pozycji trackera laserowego. Natomiast skaner Leica T-Scan 5 z trackerem Leica Absolute Tracker pozwala na pozyskanie setek milionów dokładnych punktów na praktycznie wszystkich powierzchniach – od ciemnych matowych do bardzo lśniących, również wykonanych z włókna węglowego – bez specjalnego przygotowania powierzchni.

Skanowanie 3D jest technologią, która w najbliższych latach powinna dynamicznie się rozwijać. Producenci zapewne będą zmierzać w kierunku coraz dokładniejszych pomiarów, możliwych do wykonania bezpośrednio na hali produkcyjnej. Skanery jednocześnie będą coraz mniejsze i lżejsze, z jeszcze bardziej intuicyjną obsługą i coraz bardziej zaawansowanymi funkcjami.