 |
| FastSCAN
ถูกใช้เพื่อสแกนมือมนุษย์และ 3Dดิจิตอล model onscreen
เกือบในทันที Courtesy Polhemus Inc. |
->
Reverse Engineering
:ทางเลือกที่มากกว่าเดิม
Pamela
J. Waterman
3D digitizing ในโลกปัจจุบันก้าวหน้าอย่างรวดเร็วมากโดยเฉพาะ
3 ปีหลังตั้งแต่DE เจาะลึกดูที่ตลาดนี้ (ตั้งแต่ สิงหาคม
1997) มีอย่างน้อย 10 บริษัทที่เกิดใหม่ได้ แนะนำผลิตภัณฑ์ในธุรกิจนี้และมีบริษัทที่อยู่เดิม
จำนวนมากได้เพิ่มระบบใหม่ๆขึ้นมา มีการรวมกัน ทั้งอุปกรณ์
data acquisition และการประมวลผลซอฟแวร์ให้เร็วกว่าเดิม,มีราคาที่ถูกขึ้น
และข้อมูลมีความแน่นอนมากกว่าเดิม
ในบทความนี้จะมองถึงความแตกต่างของสามเทคโนโลยีทางด้าน
Reverse Engineering, การจับข้อมูลทางกายภาพของต้นแบบ,
การตรวจสอบต้นแบบก่อนนำไปผลิต และรวมถึงการบันทึกข้อมูลบของงาน
หรือต้นแบบทีเคยทำไว้แต่ไม่มี CAD data แล้ว
 |
 |
| Intelligent
4DI 3 Dimensional รูปภาพ(บน) และ 4DI รูปภาพ(ล่าง)
ของuneven aonarete surface กับแถบที่สีซึ่งแสดง depths
ต่างๆใน surface,Courtesy Intelligent Automation
Inc. |
 |
| Digibot
III's 4-axis สแกนได้ผลโดยอัตโนมัติในการset up ของ
wheel ในหนึ่งการติดตั้ง, รูปภาพ courtesy Digibotics
Inc. |
การจำกัดความระบบพื้นฐาน
Stephen Koch, ประธานของบริษัท
Digibotics กล่าวว่า ในการเปรียบเทียบ 3D digitizers จึงถูก
แบ่งใน 2 กลุ่มพื้นฐานดังนี้: กล้องถ่ายรูปโดยพื้นฐานและเครื่องจักรกลโดยพื้นฐาน
อย่างไรก็ตาม ก็ยัง สามารถแยกแยะเพิ่มเติมได้อีกเช่น hybrid
design และหลายบริษัทยังทำระบบที่ทำเฉพาะงานเพื่อการ ใช้งานเฉพาะทาง
สำหรับผู้ผลิตในแบบเครื่องจักรกลไกเขามักจะบอกว่าระบบของเขา
สามารถทำงานได้โดยไม่มีเงื่อนไขของ การส่องแสง ,ไม่ต้องมีการเตรียม
surface ที่จะทำการบันทึกเป็นพิเศษแต่อย่างใด และยังสามารถรับรู้
ความลึก,สันคมต่างๆได้ สามารถถูกสแกนอย่างแน่นอนอีกทั้งความหนาแน่นของข้อมูลก็ยังสามารถปรับ
ตำแหน่งเฉพาะจุดได้อีกด้วย และpostprocessing ก็มีความเร็วกว่าในส่วนของผู้ผลิตแบบกล้องถ่ายรูปก็
อาจพูดว่าในระบบ noncontact image จะไม่ทำลายหรือบิดเบือน
surface สามารถเก็บข้อมูลได้มากกว่า ,เร็วกว่า,ง่ายต่อการcalibrate
และดีกว่าสำหรับวัด surface ที่มีความซับซ้อนเช่น freeform
shapes แต่ ที่สำคัญแอปปลิเคชั่นของคุณ จะเป็นตัวตอบคำถามของว่า
เทคโนโลยีใดดีที่สุด
 |
| Digibotics
Digibot III scans a stock wheel |
|
ระบบพื้นฐานที่เป็นเครื่องจักร
ระบบพื้นฐานที่เป็นเครื่องจักร
ในทั่วไป เครื่องมือที่มีระบบพื้นฐานแบบเครื่องจักร ระบบจะยึดหลักการ
scan ตามมือที่นำมาลากไปหรืออาจจะมีการเคลื่อนไหวโดยอัตโนมัติของ
mechanical probe รอบวัตถุที่ scan Electro-optical หรือ
electromagnetic sensors จะป้อนตำแหน่งเข้าสู่ระบบ data
acquisition ซอฟแวร์ นั่นคือภาพกว้างๆสำหรับเครืองมือที่มีระบบพื้นฐานแบบเครื่องจักรกลไก
 |
| 3D
digitized model ที่แปลงสู่ nurb muti-patch surface
การใช้EM ซอฟแวร์จาก InSpeck |
 |
| การเปลี่ยนแปลงระหว่างwireframe,textture
และ model surface ใน InSpeck's EM ซอฟแวร์, รูปภาพ
courtesy InSpeck Inc. |
|
 |
| ด้วย
ShapeGrabber Gantry,งานเล็กสามารถใช้ high-resolution
scan head ขณะที่งานใหญ่ก็ใช้ large-volume head |
 |
| Polygonal
model ของม้าหิน เทียบกับ wire frame ซึ่งสร้างจากข้อมูลสแกนจาก
ShapeGrabber Gantry และ PolyWorks รูปภาพ courtesy
ShapeGrabber Lnc. |
ปัญหาของระบบนี้อาจปรากฎได้จากการสัมผัสของ
probe (ส่วนถัดไปจะอ้างอิงกับระบบ noncontact) หรือถ้าคุณต้องการ
surface texture,ข้อมูลของสี,หรือต้องการความเร็วสูง
ตัวอย่างเช่นถ้าต้องการการสุ่มตัวอย่างของข้อมูลรวมถึงความแม่นยำ
สูงก็ลองพิจารณา Romer's spec ที่ 0.0008 นิ้ว accuracy
ภายในระยะ 6-ฟุต ของ การวัด หรือระบบFARO และRenishaw
ที่ 0.0010 นิ้ว accuracy หรือดูที่ราคาตำที่สุดก็ต้อง
Maxnc ที่ราคาทั้ง probe และซอฟแวร์ สำหรับเครื่อง CNC
อยู่ที่ประมาณ$225 ส่วนระบบที่ราคา และมี accuracyที่ดีรวมอยู่ใน
Roland s piezo-sensor unit ซึ่งให้ความ ละเอียด 0.002
นิ้ว accuracy โดยเริ่มต้นที่ $1195 แต่อย่างไรก็ตาม การพิจารณา
เลือกซื้อควรคำนึงถึง workspace,volumn,portability และความสามารถซอฟแวร์เป็นข้อมูลเพิ่มเติมในการตัดสินใจ
ระบบพื้นฐานแบบกล้องถ่ายรูป
ระบบพื้นฐานแบบกล้องถ่ายรูป
มากกว่า 30 บริษัทที่ขายระบบที่พื้นฐาน เป็น light-based
ซึ่งทำงานโดยหลักการ illuminating point บาง ระบบก็ใช้
lasers ขณะที่อุปกรณ์อื่นๆใช้ infared, ultraviolet หรืออย่าง
ทั่วไป CCD sensors ก็ถูก นำมาจับการสะท้อนของแสง.
ซอฟแวร์ที่ถูกนำมาใช้ควบคุม
pattern ของความสว่าง การไหลของ triangulationใช้หลักการตกกระทบและความแตกต่างของความยาว
คลื่น แสงเป็นข้อมูล เพื่อค้นหาตำแหน่งที่พิกัด ข้อมูลที่ต้องการคือ
cloud point หรือ polygonal data ซึ่งถูกรับและ ส่งเข้า
ระบบ post processing ซอฟแวร์แปลงเข้าไปในCAD ในรูปแบบที่สามารถใช้งาน
ได้.
ในการสแกนครั้งหนึ่งอาจจะเกิดจากการวาดภาพจากหลายวิว
ปัญหาก็ คือในแต่ละวิวสามารถนำข้อมูลจากการสแกนมาต่อกันอย่างไร
ระบบที่พื้นฐานแบบอาจเกิดปัญหาความไม่เรียบของข้อมูล unstable
imaging optics และ relative low resolution Digibotics
กล่าวว่า สามารถหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้ได้โดยใช้หลักการ
active triangulation และบริษัทยังให้คำเตือนแก่ผู้ใช้เกี่ยวกับความสับสน
ในเรื่อง ของความเร็วและ ราคาดังนั้นระบบนี้จึงมีความเร็วแต่อาจจะสร้างข้อมูลที่มี
noise มากจึงอาจ จะต้องทำ clean up ก่อนที่จะนำเข้าระบบCADและสามารถใช้มันได้
นอกจากนั้นระบบusers
ยังต้องมีความเข้าใจในอุปกรณ์ที่ชื่อ field-of-view(FOV)
capabilities ในบางระบบเช่น ShapeGrabber นำเสนอ หัวอ่านที่มีหลายขนาดเพื่อครอบคลุมFOV
ทั้งกว้างและแคบ ในขณะที่ระบบ อื่นใช้วิธีชดเชยทางเทคนิค
Intelligent Automation มีระบบ laser system กับFOV adjustable
ที่ปรับแต่งค่าได้จากหลายฟุต จนถึง 025 นิ้ว ด้วยค่าความละเอียด
1/1000
HYBRID,HANDHELD
และอื่นๆ
หลายระบบมักจะผสมเทคโนโลยีมากกว่า
2 ชนิดขึ้นไป Probes ที่ติดตั้ง บน ระบบCMM มีส่วนช่วยเพิ่ม
accuracy ของระบบอาจจะถึง 10 เท่าของ ระบบ laser/ระบบกล้องถ่ายรูปบางระบบ
ตัวอย่างเช่น Hymarc,Kreon,Nextec
และ 3D scanner ที่ขายหัว laser-sensor ติดตั้งบน CMMs,CNCs
และ articulated arms ขณะที่Renishaw มี laser เป็นทางเลือกที่เพิ่มเติมได้
จากจุดนี้ไป ระบบจะมีความซับซ้อนมากขึ้นเช่น
Montect s Metricor scanning system จะสร้างแสงสีขาวที่เป็น
pattern ที่แน่นอนด้วย liquid-crystal light-valve สแกนบนวัตถุ
ด้วยระบบนี้สามารถให้ accuracy ดีกว่า 1/2500 FOV MetriVision
ผสม rotary encoders กับ novel FM-modulated laser system
สามารถให้ accuracy 0.001 นิ้ว ที่ 10 เมตร ระบบที่ใช้
LEDs ในกระบวนการคือ Metronor s Light Pen ถูกใช้เป็นส่วนประกอบของ
photogrammetric camaras เหมือนกับใน Nextect s Hawk laser-dot
และ handheld contact probe จาก Dimension Data ส่วนระบบของ
3D Metric ใช้ module dual-imaging และ code white strobe
flash เพื่อรวมสีและ textture ขณะที่ Minolta บันทึกผ่าน
coaxial design ซึ่งสามารถตัดเงาหรือ parallax issues
ได้
 |
| The
Roland Active Piezo Sensor (R.A. P. S.)probe ช่วยให้ใช้ได้
8 ความละเอียดของการสแกน pitch ที่ 50 micron Courtesy
Roland DGA Corp. |
Lori Robillard
VP ที่ EOIS สังเกตว่าตอนนี้ ประเด็นหลักคือระบบจะต้องสามารถ
นำพาไปใช้ในทุกที่เท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อเป้าหมายนี้
EOIS จึงพัฒนา Handy a wireless digital moire camera
ซึ่งใช้ระบบเหมือนกับของ Mini-Moire sensors ที่ติดอยู่กับ
probes บน CMMs และ Portsble arms ขณะเดียวกันบริษัทอื่นๆที่กำลัง
คิดระบบที่เล็กและใช้งานง่ายเช่นกัน อย่างเมื่อไม่นานมานี้
Polhemus ก็ได้แนะนำ Fastscan handheld fan-beam laser
scanner ซึ่งมี electromagnetic position tracking sensors
มันสามารถทำงานบนวัตถุขนาดใหญ่เท่ากับ surfboard
ยังมีระบบอื่นๆอีก
เช่น Point and shoot รวมถึง CamSys s ShadowBox the Rainbow
3D camera จาก Genex Technology Geometrix s 3 Scan และ
Dimension 3D system 3D Scan Book
มีระบบอีกมากเมื่อพิจารณา
และแต่ละระบบก็มักจะมีจุดแข็งของตัวเอง Laser Trackers
สามารถสแกนวัตถุและโครงสร้างที่มีความยาวนับร้อยฟุต Leica
และ SMX ก็สามารถทำได้เช่นกัน สำหรับจุด critical ของงาน
Reverse Engineering สำหรับชิ้นส่วนแบบเก่าของเครื่องบิน
ก็เกือบผูกขาดโดย bailiwick ของ X-Ray CT supplier ARACOR
ที่เพิ่งจะเข้ามาในตลาดธุรกิจในแนวกว้างในปีนี กับผลิตภัณฑ
์ KONOScope family หรืออื่นก็สามารถหา superb data ได้จาก
CGI s slicing/imaging (destructive)system
อนาคตของ
3D DIGITIZING
จากบทความข้างต้น
ยังมีที่อีกมากมายสำหรับการปรับปรุงระบบให้ดีขึ้นเรื่อยๆ
ไม่ว่าคุณกำลังพิจารณากำลังซื้อระบบ digitizing หรือการหาบริการสำหรับงานของคุณ
ควรแน่ใจว่าระบบสามารถใช้งานได้ตรงกับสิ่งที่คุณต้องการ
ถ้าต้องการจะซื้อควรถามราคารวมถึงข้อมูลของ acquisition
ซอฟแวร์,อุปกรณ์,ติดตั้งและรวมถึงRC interface board เผื่อเวลาสำหรับ
data cleanup ก่อนที่นำเข้าสู่ post processin ซอฟแวร์
ไม่มีใดที่ระบบสมบูรณ์
แต่กับตัวเลือกใหม่ทั้งหมดที่ยกตัวอย่างข้างต้น
น่าจะมีเทคโนโลยีที่เหมาะกับงานของคุณบ้าง!
Web
site 3D DIGITIZING บางส่วน
| 
