Teorie bezkontaktního měření rozměrů Zpracoval: Petr Zelený Pracoviště: KVS Tento materiál vznikl jako součást projektu In-TECH 2, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.
In-TECH 2, označuje společný projekt Technické univerzity v Liberci a jejích partnerů - Škoda Auto a.s. a Denso Manufacturing Czech s.r.o. Cílem projektu, který je v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost (OP VK) financován prostřednictvím MŠMT z Evropského sociálního fondu (ESF) a ze státního rozpočtu ČR, je inovace studijního programu ve smyslu progresivních metod řízení inovačního procesu se zaměřením na rozvoj tvůrčího potenciálu studentů. Tento projekt je nutné realizovat zejména proto, že na trhu dochází ke zrychlování inovačního cyklu a zkvalitnění jeho výstupů. ČR nemůže na tyto změny reagovat bez osvojení nejnovějších inženýrských metod v oblasti inovativního a kreativního konstrukčního řešení strojírenských výrobků. Majoritní cílovou skupinou jsou studenti oborů Inovační inženýrství a Konstrukce strojů a zařízení. Cíle budou dosaženy inovací VŠ přednášek a seminářů, vytvořením nových učebních pomůcek a realizací studentských projektů podporovaných experty z partnerských průmyslových podniků. Délka projektu: 1.6.2009 31.5. 2012
Konstrukce - dopředné inženýrství (Forward Engineering) 2D výkres nebo 3D model součásti vzniká přímo, dnes většinou pomocí CAD programů (konstrukční směr) - zpětné inženýrství (Reverse Engineering) 3D model součásti vzniká na základě digitalizace reálné makety, příp. modelu nebo i přímo součásti (směr designu)
3D digitalizace (ve strojním inženýrství) - dotekově - převážně pomocí souřadnicových měřicích strojů (i CNC řízených), případně pomocí měřicích ramen - přesné měření, ale pomalé, relativně málo bodů za daný čas, problém s korekcí souřadnic při použití např. kulového doteku - bezdotekově - většinou pomocí optických skenerů - rychlé a relativně přesné měření, ale problémy s okolním osvětlením a měřenými povrchy (lesklé povrchy nebo průhledné součásti obvykle nelze měřit přímo)
3D digitalizace (ve strojním inženýrství) - dotekově souřadnicový měřicí stroj měřicí rameno
3D digitalizace (ve strojním inženýrství) - bezdotekově (optické skenery) REVscan vlastní vývoj na KVS Atos II
Příklad technických parametrů optického skeneru ATOS II
Optické skenery základní principy stereovidění projekce proužků světla z x P P (xp, y P, z P) proužek světla z P x l x r P l b P r f x osa rotace projektor osvětlení kamera Obraz levé kamery Obraz pravé kamery vzdálenost
Základní princip stereovidění z x P P (xp, yp, zp) z P x l f x z P P x l x r x x r f x P z P b P l P r f b Obraz levé kamery Obraz pravé kamery Problém jednoznačné identifikace bodů reálné součásti v obraze jednotlivých kamer, časté použití pouze pro měření polohy význačných (referenčních) bodů. Zdroje: Jain, R.; Kasturi, R.; Schunck, B., G.: Machine Vision, 3rd Title. McGraw-Hill, Inc. USA 1995. The Institute for Computer Based Learning, Heriot-Watt University Edinburgh, UK. http://www.icbl.hw.ac.uk/marble/vision/
Základní princip projekce proužku světla proužek světla osa rotace projektor osvětlení kamera vzdálenost
Základní princip projekce proužku světla
Výsledky měření a zpracování naměřených dat mrak bodů měřeného povrchu polygonální vyhlazený model Snímky obrazovek CAD/CAM/CAE systému CATIA V5 - modul Digitized Shape Editor
Závěr Hlavní výhody optického skenování: vysoká rychlost měření objektivita měření nezávislost výsledků na tuhosti součásti, její hmotnosti, teplotě apod. Základní nevýhoda tohoto měření: velká citlivost na vnější vlivy, především okolní světlo a nečistoty
Příklad Reverse Engineeringu z praxe Hliněný model karoserie Škoda Fabia (snímky se svolením Škoda Auto a.s.)
Příklad Reverse Engineeringu z praxe Jednotlivé mraky bodů z digitalizace karoserie Škoda Fabia (snímky se svolením Škoda Auto a.s.)
Příklad Reverse Engineeringu z praxe Úprava mraků bodů z digitalizace karoserie Škoda Fabia (snímky se svolením Škoda Auto a.s.)
Příklad Reverse Engineeringu z praxe Filtrace mraků bodů z digitalizace karoserie Škoda Fabia (snímky se svolením Škoda Auto a.s.)
Příklad Reverse Engineeringu z praxe Rozdělení mraků bodů z digitalizace karoserie Škoda Fabia na jednotlivé konstrukční celky (snímky se svolením Škoda Auto a.s.)
Příklad Reverse Engineeringu z praxe Proložení ploch mrakem bodů (snímky se svolením Škoda Auto a.s.)
Příklad Reverse Engineeringu z praxe Kontrola vyhlazení jednotlivých ploch karoserie (snímky se svolením Škoda Auto a.s.)