Bras de mesure
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avec scanners 3D
Onyx SkylineAce Skylineavec scanners 3D
Au cœur de la numérisation 3D par triangulation laser se trouve un principe simple mais ingénieux, utilisant un scanner de métrologie qui prend des mesures tridimensionnelles de tout objet en scannant avec un faisceau laser.
Le principe de triangulation laser fonctionne par la combinaison d'un laser et d'une caméra. Un faisceau laser est projeté sur la surface de l'objet et une caméra capte la lumière réfléchie. En connaissant les angles et la distance entre le laser et la caméra, le système calcule les coordonnées exactes sur la surface de l'objet en utilisant une relation trigonométrique.
Des scanners 3D avancés comme les scanners Kreon conçus pour les mesures par triangulation laser garantissent une capture de données fiable de la forme et des caractéristiques exactes des composants avec une précision remarquable, tout cela grâce à un faisceau laser.
Cela permet aux fabricants de répondre avec confiance à leurs objectifs de contrôle qualité et de développement de produits dans une large gamme d'applications industrielles.
Le terme "triangulation" dans le contexte de la numérisation 3D provient de deux aspects principaux :
1. Configuration du système : les composants du système, qui comprennent la source laser (1), la caméra (2) et la ligne laser (3) sur l'objet à numériser, sont disposés de manière à former les trois points d'un triangle.
2. Principe mathématique : la méthode utilise des principes basés sur les triangles semblables. Cela implique d'utiliser les relations et les rapports des triangles, avec des calculs trigonométriques pour convertir les informations 2D capturées dans l'image numérique en coordonnées 3D réelles.
Dans la numérisation 3D par triangulation laser, les paramètres connus sont la longueur d'un côté du triangle, la distance entre la caméra et l'émetteur laser et l'angle formé entre l'émetteur laser et la caméra. La précision du scanner est liée à l'exactitude de la mesure de la distance et de l'angle entre l'émetteur laser et la caméra, ainsi qu'à la manière dont ces paramètres sont maintenus de manière cohérente dans le temps pendant le fonctionnement du scanner. De plus, la précision du scanner dépend de la résolution du capteur de la caméra.
En observant la position du point laser dans le champ de vision de la caméra, l'angle du côté de la caméra peut être déterminé. Ces trois paramètres définissent la forme et les dimensions du triangle et localisent la position du point laser.
L'image ci-dessous montre comment la caméra perçoit la ligne laser. La ligne apparaît déformée en fonction de la forme de la surface de l'objet. La coordonnée Y d'un point sur la ligne laser dans l'image augmente avec l'altitude du point correspondant sur l'objet.
Voici un processus étape par étape expliqué :
1. Une ligne laser est projetée verticalement sur l'objet à numériser.
2. Une caméra, inclinée à un angle (θ) par rapport au plan laser, filme la scène pour déterminer la position de l'objet.
3. La ligne numérisée est transformée en une série de points 2D avec une abscisse commune.
4. En déplaçant le scanner, la caméra enregistre une nouvelle ligne laser après la première, et ainsi de suite, formant une succession de lignes laser qui peuvent se chevaucher pour former la forme complète de l'objet en 3D.
Le positionnement précis du scanner dans un espace de travail 3D est crucial pour placer efficacement les lignes de scan. Cela nécessite une compréhension approfondie de la localisation du scanner au sein de l'espace de travail.
La principale approche pour y parvenir est le système de positionnement externe qui comprend des dispositifs externes tels qu'un bras de mesure ou une Machine à Mesurer Tridimensionnelle (MMT), permettant des mesures totalement indépendantes et de haute précision.
La fréquence du scanner détermine la vitesse d'acquisition des lignes. Plus la fréquence est élevée, plus les lignes sont proches et plus le mouvement de l'opérateur peut être rapide.
Pour garantir une couverture complète et précise, plusieurs scans peuvent être effectués sous différents angles ou positions par rapport à l'objet. Les données de plusieurs scans sont alignées et fusionnées en un nuage de points unique, représentant les coordonnées spatiales précises des points sur la surface de l'objet.
Les données du nuage de points sont traitées pour reconstruire la géométrie de la surface de l'objet en trois dimensions, en générant éventuellement une surface maillée. Le résultat final du processus de numérisation est un modèle numérique de l'objet, qui peut être utilisé pour diverses applications telles que l'inspection, le contrôle qualité, la rétro-conception ou la préservation numérique d'œuvres d'art.
La numérisation laser offre des avantages significatifs dans divers secteurs. Dans l'industrie manufacturière, elle garantit une précision au micron pour le contrôle qualité, la détection de défauts et la vérification de géométries complexes. L'industrie automobile utilise des scanners laser pour la validation des pièces et l'inspection des outils, soutenant le développement de véhicules plus fiables et plus sûrs. Les ingénieurs aérospatiaux s'appuient sur la numérisation laser pour des tests non destructifs et sans contact, permettant de capturer des détails complexes et de grands assemblages sans endommager des composants sensibles.
En conclusion, la technologie de numérisation 3D par triangulation laser est particulièrement précise et utile pour mesurer et capturer des objets industriels dans leurs moindres détails. Elle aide les industries à être précises, à travailler plus vite, à analyser et mettre en œuvre des données fiables. Cette technologie est utilisée de nombreuses manières et continue de s'améliorer, accélérant les projets industriels pour maximiser leur productivité.
