KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI
Przedmiot:
Miernictwo i systemy pomiarowe
Numer ćwiczenia:
Instrukcja do ćwiczenia:
Pomiar powierzchni złożonych
10
1. Cel ćwiczenia
Poznanie pomiarów poprzez skanowanie przedmiotu ramieniem pomiarowym z
głowicą laserową, odwzorowywaniem i zapisaniem kształtu skanowanego w
postaci chmury punktów, edycję oraz inspekcję otrzymanych wyników pomiarowych.
2. Przebieg ćwiczenia
1. Uruchomienie ramienia pomiarowego MCAII wraz z oprogramowaniem Focus
Handheld
2. Ustawienie rozdzielczości lasera MMDx100 oraz parametrów skanowania
3. Zeskanowanie i zapisane wymiarów przedmiotu.
4. Edycja otrzymanych pomiarów w programie Focus Inspection
5. Wygenerowanie raportu.
.
3. Wytyczne do opracowania sprawozdania
Sprawozdanie powinno zawierać:
1. Zapisane ustawienia pomiarowe.
2. Określoną ilość usuniętych punktów chmury w zależności od zastosowanego
rodzaju typu filtra
3. Raport odwzorowania kształtowego mierzonego przedmiotu jak poniżej:
4. Wnioski z przeprowadzonych pomiarów.
Uwagi:
Załącznikiem jest wzór sprawozdania
Instrukcje zostały opracowane na podstawie prac przejściowych i dyplomowych
realizowanych w Katedrze Technik Wytwarzania i Automatyzacji.
Laboratorium Metrologii Technicznej
1.Wprowadzenie
1.1 Charakterystyka powierzchni złożonych.
Powierzchnia złożona to taka, która może zawierać powierzchnie swobodne oraz
powierzchnie proste takie jak np.: wycinek płaszczyzny ,sfery ,walca, stożka. Powierzchnia
swobodna natomiast to taka którą można opisać funkcją matematyczną, a nie jest ona
złożeniem powierzchni prostych. Przykładem takich powierzchni może być kropla wody,
powierzchnia falującego jeziora czy chociażby powierzchnia twarzy człowieka.
Rys.1. Przykłady powierzchni swobodnych.
1.2 Pomiar powierzchni złożonych
Do pomiarów powierzchni złożonych najczęściej stosuje się sterowane numerycznie
współrzędnościowe maszyny pomiarowe z głowicami stykowymi. Kontrola dokładności
polega na digitalizacji badanego obiektu(zebraniu chmury punktów z jego powierzchni), a
następnie porównaniu otrzymanych współrzędnych punktów pomiarowych z projektem
(modelem ) CAD. Do zebrania chmury punktów z przedmiotu istnieją również inne metody
które zostaną opisane poniżej.
a) Skanowanie dotykowe
Jedną z metod dotykowych jest zbieranie punktów pomiarowych za pomocą skanerów
dotykowych. Jest to prosta, automatyczna metoda, która polega na utrzymywaniu przez sondę
pomiarową kontaktu z powierzchnią modelu oraz pomiarze siły jej nacisku. Jednostka
sterująca skanera dotykowego utrzymuje stałą siłę nacisku sondy oraz wykrywa i kompensuje
wszystkie jej odchylenia. Kolejnym krokiem jest ciągła rejestracja położenia sondy przez
przetworniki elektroniczne o wysokiej rozdzielczości oraz przesyłanie tych danych do
komputera. Inną metodą, która umożliwia zapisywanie punktów pomiarowych jest
skanowanie przy pomocy ramion pomiarowych. Są one zbudowane z podstawy, elementów
połączonych przegubami oraz głowicy z trzpieniem pomiarowym. Przeguby są zbudowane w
taki sposób, że mogą obracać się wokół własnej osi, a przy tym mierzyć kąt obrotu. Dzięki
temu można określić współrzędne każdego punktu leżącego w zasięgu urządzenia. Chcąc
znalez
ć współrzędne pojedynczego punktu należy dotknąć końcówką trzpienia powierzchni
przedmiotu, a następnie zatwierdzić pomiar. Przy pomocy tego urządzenia można mierzyć
średnice, kąty, odległości i wzajemne położenie elementów geometrycznych. Istnieją także
takie rozwiązania, które umożliwiają ciągłą rejestrację punktów w czasie zetknięcia trzpienia i
obiektu skanowanego oraz integrację ramienia z głowicą służącą do skanowania laserowego.
Laboratorium Metrologii Technicznej
Głównymi zaletami ramion pomiarowych jest stosunkowo niska cena i mobilność czyli
możliwość zastosowania poza laboratorium pomiarowym.
b) Skanowanie bezdotykowe (techniki optyczne)
-punktowe
Jedną z metod pomiaru należącą do tej grupy jest metoda dalmierzowa (rys.2), która polega
na określeniu odległości skanera od obiektu poprzez pomiar czasu, w którym impulsy
wysłane ze skanera docierają do obiektu, odbijają się od niego i wracają z powrotem. Metoda
ta jest skuteczna w przypadku gdy obiekt skanowany jest nieprzezroczysty. ZaletÄ… metody
dalmierzowej jest stała dokładność pomiaru, niezależnie od odległości obiektu od skanera.
Zależy ona natomiast od dokładności zastosowanego układu pomiaru czasu. Dzięki temu
można stosować te urządzenia do pomiaru obiektów z dużej odległości, np. budynków czy
mostów. Triangulacja laserowa (rys.3.) jest jedną z najlepiej znanych technik pomiaru
obiektów 3D. Aby zmierzyć odległość od obiektu tą metodą, potrzebne jest kierunkowe
z
ródło światła i kamera video. Wiązka światła laserowego jest odchylana przez lustro w
stronę skanowanego modelu. Następnie jest ona rozpraszana na powierzchni obiektu i
rejestrowana przez znacznie oddalonÄ… kamerÄ™.
Rys.2. Metoda dalmierzowa.
Obiektyw i detektor CCD są płaskie, z czego wynika, że pozycja piksela rozproszonego
Å›wiatÅ‚a zależy od kÄ…ta ². ZnajÄ…c ogniskowÄ… f obiektywu można okreÅ›lić kÄ…t ², pod którym
pada rozproszone Å›wiatÅ‚o. JeÅ›li znany jest dodatkowo kÄ…t ´ to można obliczyć współrzÄ™dne
punktu w przestrzeni. Metoda ta znajduje zastosowanie przy pomiarach o małym zasięgu,
ponieważ dokładność jest odwrotnie proporcjonalna do odległości lasera od przedmiotu.
Rys.3. Triangulacja laserowa punktowa.
Laboratorium Metrologii Technicznej
Ze względu na liczne niedokładności powierzchni obrobionych takie jak chropowatość
spowodowaną drganiem narzędzia , falistość spowodowaną np.: kolejnymi przejściami frezu
kulistego po obrabianej powierzchni swobodnej pomiar stykowy wnosi zafałszowany obraz
rzeczywistej powierzchni mierzonej. Dlatego postanowiono podejść do tego typu pomiarów
nieco w inny sposób stosując skanowanie za pomocą głowicy wysyłającej szereg wiązek
laserowych. Podczas tego ćwiczenia zostanie przeprowadzony pomiar powierzchni złożonej
za pomocą ramienia pomiarowego METRIS MCA 2 wyposażonego w właśnie taki skaner
laserowy MMDx100. CechÄ… charakterystycznÄ… tej metody jest jednorazowe wykonywanie
serii pomiarów liniowych na powierzchni skanowanego modelu (rys .4.). Aby zastosować tę
metodę należy rozszerzyć triangulację laserową punktową do liniowej. Dzięki temu można
jednocześnie zmierzyć całą linię na powierzchni obiektu. Stosuje się tutaj detektor w postaci
matrycy CCD oraz laser, który zamiast punktów generuje linię na powierzchni obiektu.
Niezbędnym do tego jest ramię pomiarowe na którym umieszczona jest głowica skanująca,
ma ono za zadanie z określonym próbkowaniem sczytywać położenie głowicy skanującej aby
mogła być utworzona mapa punktów przestrzennych. Jednoczesne współdziałanie obu tych
urządzeń daje w efekcie wynik w postaci chmury punktów.
Rys. 4. RamiÄ™ pomiarowe MCA 2.
Poza firmÄ… Nikon ramiona pomiarowe sÄ… produkowane przez takie firmy jak:
CimCore(Francja), Romer(Francja), Faro(USA), ZettMess (Niemcy). Współrzędnościowe
ramiona pomiarowe ,dzięki komputeryzacji procesów pomiarowych i odpowiedniej
konstrukcji nadającej im charakter urządzeń przenośnych, czynią je urządzeniami
uniwersalnymi pozwalającymi na wykonanie pomiarów złożonych części maszyn nawet
bezpośrednio w otoczeniu produkcji czy choćby na stole dużej obrabiarki. Należy pamiętać
jednak ,że dzięki zwiększonej mobilności ramion pomiarowych w stosunku do
współrzędnościowych maszyn pomiarowych straciły one znacznie na dokładności.
Wykorzystanie ramion pomiarowych w przemyśle może obejmować przedmioty o małych i
bardzo dużych rozmiarach jak na przykład wnętrze samochodu. Ze względu na ich cechy
metrologiczne i mobilność są one wykorzystywane w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym
w budowie maszyn ciężkich i turbin o dużych rozmiarach, a tak że w przemyśle wyrobów
AGD. Dzięki systemom rozszerzeń umożliwiających montaż ramienia na kołkach bazujących
firmy produkujące je udostępniają rozwiązania pozwalające na powiększenie przestrzeni
pomiarowej nawet do powierzchni 60x60m.
Laboratorium Metrologii Technicznej
-polowe
Dużo większą grupę optycznych metod pomiaru kształtu stanowią metody polowe. Ich
podstawową zaletą jest fakt, że dostarczają informację o kształcie obiektu z całego pola
widzenia jednocześnie. Metody zaliczane do tej generacji opierają swoje działanie na analizie
intensywności zdeformowanych obrazów prążkowych projektowanych na powierzchnię
obiektu podlegającego badaniu. Skaner prążkowy na światło białe (rys. 5) składa się z
rzutnika multimedialnego, który wyświetla na skanowanym przedmiocie szereg obrazów z
biało-czarnymi prążkami. Kolejne wyświetlane obrazy są z coraz węższymi i gęstszymi
prążkami. Kamera (lub dwie kamery) w trakcie skanowania wykonują zdjęcia tych prążków;
następnie system komputerowy obrabia uzyskany obraz do trójwymiarowego zbioru punktów.
Projektowane obrazy prążkowe mogą być tworzone różnymi technikami, jak np.
projektowanie obrazu siatki lub prążków interferencyjnych. Zmiany wysokości i deformacje
powierzchni elementu mierzonego wprowadzają zaburzenia wzoru prążkowego o znanym
kształcie, który jest następnie porównywany z oryginalnym (bądz
strukturÄ… wygenerowanÄ…
syntetycznie).
Rys.5. Zasada działania skanera prążkowego
c) Skanowanie niszczÄ…ce
Skanowanie niszczące umożliwia poznanie struktury wewnętrznej obiektu. Jest ono bardzo
prostym badaniem i nie wymaga drogiej, specjalistycznej aparatury. Stosowane jest tylko w
przypadku gdy skanowany obiekt może ulec zniszczeniu. W badaniu tym odcina się kolejno
cienkie warstwy skanowanego obiektu i fotografuje je na specjalnie przystosowanym do tego
urządzenia. Dokładność skanowania niszczącego zależy od dobranej grubości odcinanych
warstw. Model cyfrowy, tak jak w technikach obrazowania medycznego, tworzony jest na
podstawie zdjęć kolejnych warstw przekroju poprzecznego. Przed rozpoczęciem skanowania
obiekt jest zalewany chemoutwardzalną żywicą. Chroni ona dany przedmiot przed
uszkodzeniem w czasie obróbki i zapewnia odpowiedni kontrast zdjęć. Do przedmiotów o
ciemnym kolorze stosuje się jasną żywicę, a do jasnych ciemną.
Laboratorium Metrologii Technicznej
1.2 Wpływ filtracji i sposob oceny na końcowe wyniki pomiarów
Zebrana i zaimportowana do komputera chmura punktów musi zostać poddana wstępnej
obróbce poprzez usunięcie obszarów, które odbiegały od całości. Punkty te mogły pochodzić
z odbicia promienia lub z zeskanowania elementów mocujących obiekt badany czy też tła.
Przed przystąpieniem do właściwej oceny obiektu dane należy poddać filtracji. Ten etap
obróbki w sposób istotny wpływa na końcowy wynik pomiaru. Pierwszy i podstawowy
sposób filtracji to redukcja szumów. Kryterium filtracji jest wtedy zagęszczenie punktów.
Usuwane są głównie punkty występujące w niewielkich skupiskach i najbardziej oddalone od
punktów środkowych dla danych grup. Każda z operacji przedstawiona jest graficznie, a jako
wynik działań podana zostaje liczba punktów wyeliminowanych oraz odległość punktu
najgorszego w stosunku do średniej powierzchni. Innym sposobem eliminacji punktów jest
działanie losowe. Stosowane jest w przypadku konieczności ograniczenia liczby punktów bez
wyraz
nego wskazania, które to powinny być elementy. Dla tak prowadzonego sposobu
filtracji jej wpływ na wynik końcowy jest najmniejszy. Kolejnym z dostępnych sposobów
filtracji jest odrzucenie punktów najbardziej odległych od elementu średniego. Jest to
eliminacja, która powinna być stosowana szczególnie ostrożnie. Niewłaściwe wykorzystanie
tego narzędzia może prowadzić do zafałszowania informacji o rzeczywistym kształcie
digitalizowanego obiektu.
1.3 Odchyłki geometryczne powierzchni
Na skutek błędów w procesach wytwarzania rzeczywiste powierzchnie wykazują odchyłki
geometryczne od powierzchni nominalnych. Różne z
ródła błędów podczas obróbki
pozostawiają ślady na powierzchni, odchyłki geometryczne są skumulowanym efektem
oddziaływania tych z
ródeł. Odchyłka geometryczna, miara odchylenia rzeczywistej
powierzchni od powierzchni nominalnej, jest pojęciem ogólnym, może reprezentować
odchyłkę położenia, kierunku, kształtu, falistość lub chropowatość powierzchni. W pomiarach
bez odniesienia do elementów bazowych odchyłki geometryczne reprezentują nierówności
powierzchni, które można podzielić na trzy składowe: odchyłki kształtu, falistość i
chropowatość (rys.7.) różniące się długościami elementarnych nierówności.
Rys. 7. Podział nierówności powierzchni.
W wyniku pomiarów współrzędnościowych otrzymuje zbiór punktów pomiarowych o
rozkładzie dyskretnym na mierzonej powierzchni. W każdym punkcie pomiarowym
wyznaczane są lokalne odchyłki geometryczne, będące odległościami tych punktów od
powierzchni nominalnej (modelu CAD) w kierunku normalnym do tej powierzchni. DefinicjÄ™
lokalnej odchyłki geometrycznej dla powierzchni swobodnej zilustrowano na rys. 8.
Laboratorium Metrologii Technicznej
Rys. 8. Definicja lokalnej odchyłki geometrycznej powierzchni.
1.4 Tolerowanie zarysów i powierzchni swobodnych
W kontroli dokładności istotne jest sprawdzenie, czy wyznaczona powierzchnia
zawiera się w polu tolerancji odpowiednim dla badanej cechy. Pole tolerancji kształtu
wyznaczonego zarysu jest zdefiniowane między dwiema liniami, będącymi obwiedniami
położeń zbioru okręgów o średnicy t, przy czym wszystkie te okręgi leżą w jednej
płaszczyz
nie a ich środki na zarysie nominalnym (rys. 9.). Pole tolerancji kształtu
wyznaczonej powierzchni jest ograniczone przez dwie powierzchnie, będące obwiedniami
kolejnych położeń kuli o średnicy równej wartości tolerancji, których środki leżą na
powierzchni o kształcie teoretycznym. Mogą wystąpić różne przypadki tolerowania
powierzchni krzywoliniowej. Kierunek i położenie pola tolerancji mogą nie być zdefiniowane
w tym przypadku nie występuje element bazowy.
Rys. 9. Pole tolerancji kształtu bez elementu bazowego, a) zarysu, b) powierzchni.
Inny przypadek pokazano na rys. 10. Pole tolerancji ma analogiczna definicjÄ™ jak na rys. 9,
ale powierzchnia teoretyczna jest tu w określonym położeniu i kierunku względem elementu
bazowego. W takim przypadku pole tolerancji kształtu obejmuje również odchyłki położenia i
kierunku. Definicje odchyłek mają taką samą postać, jak definicje tolerancji.
Rys. 10. Pole tolerancji kształtu zarysu i powierzchni względem elementu bazowego.
Laboratorium Metrologii Technicznej
W pomiarach współrzędnościowych na bazie modelu CAD, kształt nominalny reprezentuje
wirtualna powierzchnia modelu, pole tolerancji definiowane jest względem modelu. Aby
porównać otrzymane dyskretne dane pomiarowe z modelem CAD należy umieścić je we
wspólnym układzie współrzędnych. Wynik pomiaru w zasadniczy sposób zależy od sposobu
zdefiniowania układu współrzędnych przedmiotu. Do oceny odchyłki kształtu powierzchni
swobodnej należy zlokalizować układ współrzędnych poprzez dopasowanie danych
pomiarowych do modelu CAD. Ta procedura powoduje rozdzielenie odchyłek kształtu,
położenia i kierunku. Jeśli wstępny układ współrzędnych przedmiotu zdefiniowano na
elementach bazowych do oceny odchyłek położenia i kierunku, wówczas wartości tych
odchyłek można określić z wartości parametrów dopasowania (parametrów transformacji
układu współrzędnych przedmiotu). Z metrologicznego punktu widzenia należy zauważyć, że
tolerancja kształtu zarysu (powierzchni) swobodnej jest definiowana przez podwojoną
bezwzględną maksymalną dopuszczalną odległość miedzy powierzchnią mierzoną i
nominalnÄ….
2.Stanowisko pomiarowe
Stanowisko pomiarowe jest wyposażone w ramię pomiarowe Firmy Metris- Nikon MCA II 7-
osi o zasięgu pomiarowym 1,8m.. Ramię zainstalowane na stanowisku pomiarowym
wykazuje dokładność według testu B1 0,024mm oraz 0,035mm według testu C2.
Ramiona w postaci trzech tub wykonanych z włókna węglowego charakteryzujących się
dobrą odpornością na wpływ temperatury, a także stosunkowo dobrą sztywnością.
Przeciwwagi oparte są na dwóch siłownikach , kompensujących masę ramienia i tym samym
ułatwiające jego przemieszczanie kątowe podczas pomiarów.
Enkodery kÄ…towe typu inkrementalnego, produkcji firmy Heidenhain zamontowane w
przegubach zapewniajÄ…cych nieograniczone obroty ramion podczas wykonania pomiaru.
Nakładka obrotowa umożliwia przemieszczanie kątowe ramienia i izolujące przed
przenoszeniem ciepła od ręki operatora.
Uchwyt do mocowania ramienia do stołu pomiarowego, statywu lub innych powierzchni, np.
do stołu obrabiarki; zwykle jest to mocowanie magnetyczne lub gwintowe, niekiedy również
pneumatyczne .
Głowica pomiarowa wyposażona jest w sztywną końcówkę pomiarową zakończoną kulką
stalowÄ… lub szafirowÄ….
Laboratorium Metrologii Technicznej
1
3
2
4
8
5
6
7
9
Rys.12.Stanowisko pomiarowe. (1) ramiona, (2) przeciwwagi, (3) enkodery kątowe typu inkrementalnego, (4) nakładka obrotowa, (5) uchwyt do mocowania
ramienia, (6) pomiarowa głowica stykowa, (7) głowica skanująca, (8) komputer z oprogramowaniem, (9) Element pomiarowy
Laboratorium Metrologii Technicznej
3.Przebieg ćwiczenia
Przed przystąpieniem do pomiarów należy zapoznać się z kilkoma informacjami na temat
oprogramowania i techniki pomiaru. Do czynności związanych z pomiarem i uzyskaniem
gotowego modelu 3D służą 3 programy:
Focus handheld służy do ogólnych czynności nastawczych wykonywanych przed
pomiarem takich jak: ustawienie intensywności promieniowania na mierzonym
przedmiocie, zerowanie enkoderów inkrementalnych w przegubach ramienia
pomiarowego, ustawień parametrów pracy lasera, wyznaczenie obszaru pracy. Oprócz tego
również do bezpośredniego pomiar czyli zbierania chmury punktów i zapisu ,,surowego,,
pliku w formacie np.,: stl.
Focus inspection to oprogramowanie jest wykorzystywane do wstępnej obróbki chmury
punktów takiej jak obcinanie nad skanów, filtracja wyników przy pomocy różnego rodzaju
filtrów, zapisywanie obrobionej chmury punktów w formacie np.: stl, porównywanie
modelu nominalnego z uzyskaną chmurą punków i wyznaczenie najmniejszych,
największych lub punktowych odchyłek.
Focus Re służy do ,,nanoszenia,, powierzchni na chmurze punktów, łatania braków,
naprawiania błędów oraz tworzenia modelu bryłowego.
W trakcie zajęć laboratoryjnych będą wykorzystywane dwa pierwsze programy.
Podczas pomiaru nie jest obojętne jaką technikę przyjmiemy operując głowicą skanującą,
uzyskanie dobrej jakości chmury punktów zależy od doświadczenia operatora oraz jego
techniki manualnej ale także od parametrów sprzętowych głowicy i ramienia. Jednak
kierując się następującymi wytycznymi można w znacznym stopniu uniknąć
niepotrzebnych błędów i poprawić jakość uzyskanych danych:
" Utrzymanie plamki lasera na linii skanowania
" PÅ‚ynny ruch linii po obiekcie skanowanym
" Maksymalny kÄ…t wychylenia gÅ‚owicy od pionu nie przekraczajÄ…cy 60Ú
" Możliwie mała zmiana konta przegubu podczas skanowania
" Podczas skanowania ruch wykonywany tylko w jednym kierunku
Procedura wykonywania pomiarów:
1.W celu utrzymania komunikacji pomiędzy głowicą skanującą, ramieniem pomiarowym a
oprogramowaniem w komputerze należy połączyć odpowiednimi przewodami ramię
pomiarowe oraz komputer z oprogramowaniem.
2.WÅ‚Ä…czenie przycisku zasilania ramienia pomiarowego.
Laboratorium Metrologii Technicznej
Rys.13.Panel komunikacyjny ramienia pomiarowego wraz z przyciskiem zasilania.
3.Pierwszym oprogramowaniem jakie będzie nam potrzebne jest Focus handheld i aby go
uruchomić należy podłączyć klucz licencyjny (czarny) w postaci pamięci USB do
komputera z oprogramowaniem.
4.Uruchomienie programu Focus handheld z pulpitu.
5.Początkowo osie ramienia pomiarowego są położona dowolnie. Układ pomiarowy aby
określić ich położenie musi odczytać wartość zerową w każdej z nich, aby to nastąpiło
trzeba obrócić każde z ramion wokół własnej osi.
Rys.15.Ekran zerowania osi ramienia pomiarowego w programie Focus handheld.
6.Przed przystąpieniem do skanowania należy ustawić parametry głowicy laserowej. Są
możliwe dwa ustawienia domyślne oraz ustawienie własnych parametrów co przedstawia
zdjęcie poniżej. Wybór opcji uruchamiany jest poprzez wciśnięcie przycisku pokazanym
na rys.16.
Laboratorium Metrologii Technicznej
1
Rys.16.Okno ustawień automatycznych. (1) przycisk wyboru opcji w programie Focus handheld.
2
1
4
3
Rys.17. Okno ustawień ręcznych głowicy laserowej w programie Focus handheld. (1) Usuwanie
zeskanowanych punktów podczas przypadkowego powrotu głowicy, (2) Ograniczenie wychylenia
głowicy do określonego kąta, (3) Ustalenie odstępu między skanowanymi punktami- gęstość siatki
skanowania, (4) Opcja wyboru ustawień ręcznych lub domyślnych.
7.Do przeprowadzenie pomiaru jest potrzebne określenie mocy lasera, które następuje
poprzez wybranie opcji zaznaczonej na zdjęciu poniżej i nakierowaniu głowicy na
mierzony przedmiot. Ramie pomiarowe sprzężone z komputerem ma wygodną opcję
kierowania myszką za pomocą głowicy skanującej oraz zatwierdzania czerwonym
przyciskiem na rączce. Moc lasera jest ustawiana w zakresie od 0 dla ciała doskonale
białego do 100 dla ciała doskonale czarnego.
Laboratorium Metrologii Technicznej
1
Rys.18.Okno pomiaru potrzebnej mocy lasera w programie Focus handheld. (1)przycisk
automatycznej regulacji mocy lasera.
8.Kolejnym krokiem przed przystąpieniem do pomiarów jest określenie obszaru pracy
głowicy pomiarowej.
9.Po przeprowadzeniu powyższych czynności można rozpocząć skanowanie. Naciśnięcie
czerwonego przycisku rozpoczyna skanowanie, proces ten polega na przeprowadzeniu linii
skanującej przez przedmiot, zgodnie ze wcześniej podanymi wytycznymi.
10.Kolejny krok to eksport chmury punktów do pliku stl. Należy wybrać File=> Export a
następnie wybrać format pliku i folder oraz zatwierdzić swój wybór. Tą czynnością
kończymy pracę w programie Focus handheld.
11.Kolejny z punktów będzie prowadzony w programie Focus inspection. Analogicznie do
poprzednika aby uruchomić go należy wpiąć klucz licencyjny w postaci pamięci USB.
Rys.19.Klucz licencyjny USB do programu Focus inspection.
12.Uruchamiamy program Focus inspection, klikamy okienko ,,Mesured,, wczytujemy
nasz STL poprzez File=> Import .Opcje dostępne w oknie Mesured są odpowiedzialne za
filtrację wyników.
Rys.20.WyglÄ…d zeskanowanego modelu w formacie stl wczytanego w programie Focus inspection.
Laboratorium Metrologii Technicznej
13.Aby edytować nasz zeskanowany model należy zamienić plik STL na chmurę punktów
za pomocą polecenia remove mesh co pokazanego poniżej.
Rys.21.Okno wyboru opcji z chmurą punktów oraz przyciskiem remove mesh w programie Focus
inspection.
14.Pierwszym etapem obróbki chmury punktów jest usuwanie nad skanów (np.:
powierzchni podłoża na którym leżał przedmiot) za pomocą polecenia delete selected.
Należy zaznaczyć obszar do usunięcia i dwukrotnie wcisnąć klawisz scroll.
Rys.22.Przycisk funkcji delete selected.
Rys.23.Okno wyboru opcji w programie Focus inspection, wygląd modelu po obcięciu nad
skanów.
15.Bardzo istotną kolejną funkcją jest filtracja wyników. Filtracja ma na celu usunięcie
błędów pomiarowych powstałych podczas procesu skanowania, poprzez redukcję
nadmiaru niepotrzebnych punktów. W programie Focus inspection wyróżnić można trzy
rodzaje filtrów:
Scatter- filtruje obszar na podstawie określonej wielkości promienia oraz ilości punktów
chmury. Jest on w szczególności przydatny do usuwania tzw. wysp punktów.
Laboratorium Metrologii Technicznej
" Radius to ustawienie będzie usuwało punkty które w zadanym promieniu od nich będą
miały mniej punktów sąsiadujących niż to określa parametr # of Points.
" # of Points minimalna ilość punktów sąsiadujących.
Rys.24.Efekt filtracji chmury punktów filtrem typu scatter w programie Focus inspection.
Grid- filtruje obszar dzieląc go na sześciany i umieszczając wewnątrz każdego z nich
jeden wybrany punkt a odrzucając inne. Punktów jest tym więcej im mniejszy jest
parametr boku sześcianu. Wykorzystywany głównie do równomiernego rozmieszczenia
chmury punktów.
" Distance określa długość boku elementarnego sześcianu.
Rys.25.Efekt filtracji chmury punktów filtrem typu grid w programie Focus inspection.
Curvature- odfiltrowuje punkty w obszarach płaskich, a pozostawia punkty w obrębie
krawędzi i przegięć obszarów. Filtr ten klasyfikuje dostępne punkty według współczynnika
krzywizny, który zostaje ustalony w wyniku ustawienia parametrów tego inteligentnego
filtru. Dla każdej klasy krzywizny jest dostosowany Grid filter.
Laboratorium Metrologii Technicznej
" Contrast określa jakie punkty siatki mają być filtrowane. Kontrast równy 0 oznacza że są
filtrowane wszystkie punkty z przypisanym Max Grid parametrem (. Im większa wartość
tym do filtrowania są wybierane bardziej obszary zbliżone do parametru Min Grid.
" Max Grid obszar z mniejszym współczynnikiem krzywizny są filtrowane przy użyciu
parametru Max Grid
" Min Grid obszar z większym współczynnikiem krzywizny krzywizny są filtrowane przy
użyciu parametru Min Grid
Rys.26.Efekt filtracji chmury punktów filtrem typu curvature w programie Focus inspection.
Aby uruchomić filtry należy wcisnąć przycisk Filter points clouds pokazany na zdjęciu.
Podczas realizacji ćwiczenia studenci mają za zadanie przefiltrować początkowy model
każdym z filtrów z osobna i zapisać wyniki w postaci trzech plików stl.
Rys.27.Okno wyboru filtrów po wciśnięciu przycisku Filter points clouds(pokazanego obok) w
programie Focus inspection.
16.Utwierdzanie modelu nominalnego. W oknie mesure otwieramy model nominalny
(znajduje się na pulpicie pod nazwą: nominal model) i zmierzony jednocześnie. Następnie
klikamy na model nominalny i przechodzimy do zakładki nominal. utwierdzamy model
nominalny klikajÄ…c Add to Nominal Models.
Laboratorium Metrologii Technicznej
Rys.28.Opcja Add to Nominal Models w zakładce nominal.
17.Dopasowanie chmury punktów do wcześniej utwierdzonego modelu nominalnego.
Wybieramy zakładkę Align klikamy opcję best fit aby dopasować chmurę punktów do
utwierdzonego wcześniej modelu.
Rys.29.Opcja best fit w oknie align.
Rys.30.Okno dialogowe best fit.
Minimal Improvement- ten parametr jest określeniem jakie najlepsze dopasowanie ma
być osiągnięte. Jeśli wymagane doprasowanie jest gorsze wtedy następują kolejne iteracje
dopasowujące chmurę do modelu aż dopasowanie będzie mniejsze niż zadane.
Auto Start Orientation -dopasowuje element ruchomy do nominału sprawia że
dopasowanie jest dokładniejsze .
Positive Deviations Only- gdy ta opcja jest włączona wtedy dopasowanie będzie tak
zoptymalizowane aby zwiększyć liczbę korzystnych odchyleń chmury punktów względem
modelu nominalnego. Można przy tym ograniczyć ilość stopni swobody podczas
dopasowania.
Laboratorium Metrologii Technicznej
18.Jednym z ostatnich etapów jest zaobserwowanie wyników pracy, czyli maksymalnych
odchyłek. Klikamy zakładkę compare a następnie okienko global compare. Wyświetla nam
się w ten sposób kolorowa mapa ubytków w chmurze punktów w porównaniu do modelu
nominalnego.
Rys.31.Ikonka global compare w zakładce Compar.
Rys.32.Raport global compare.
19. Opcja create flyouts pozwala na dodawanie odnośników w danym punkcie modelu z
wartością odchyłki.
Rys.33.Ikona create flyouts.
20.Generowanie raportu pozwala na uzyskanie kolorowej mapy z odchyłkami w formacie
np.: jpg. Jeśli nanieśliśmy kilka okienek z odchyłkami w punktach opcja create report
pozwala umieścić taki obraz w raporcie. Po naciśnięciu okienka należy wybrać miejsce
zapisu a następnie rodzaj raportu.
Laboratorium Metrologii Technicznej
Rys.34.Ikonka create report oraz pomiary odchyłek w wyznaczonych punktach.
Laboratorium Metrologii Technicznej
KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI
Przedmiot:
Miernictwo i systemy pomiarowe
Numer ćwiczenia:
Sprawozdanie:
Pomiar powierzchni złożonych
10
grupa - & & & & & & & & .. rok akademicki
& & & & & & & & & & & & & & & ..
kierunek - & & & & & & & & & & & ..& & & ..
(imiÄ™ i nazwisko)
Data odrobienia Data oddania Ocena Podpis
ćwiczenia sprawozdania
& & & & ..& & & . & & & & & & & & &
& & & & & & & . & & & & & & & &
Laboratorium Metrologii Technicznej
1. Parametry skanowania
Parametr Wybór opcji Wartość
-
Usuwanie zeskanowanych punktów Certyfikowane/Nie
podczas przypadkowego powrotu
głowicy
& & & & ..
Ograniczenie wychylenia głowicy Certyfikowane/Nie
.& & & & .
Rozdzielczość siatki skanowania Certyfikowane/Nie
& & & & ..
Moc lasera -
2. Filtracja chmury punktów
Ilość punktów
Element zmierzony
& & & & & & & &
Typ filtra Promień Minimalna Ilość punktów Ilość punktów
ilość punktów po filtracji odfiltrowana
& & & & . & & & & . & & & & . & & & & .
& & & & .. & & & & .. & & & & .. & & & & ..
& & & & . & & & & . & & & & . & & & & .
& & & & .. & & & & .. & & & & .. & & & & ..
Scatter
.& & & & . .& & & & . .& & & & . .& & & & .
& & & & .. & & & & .. & & & & .. & & & & ..
& & & & . & & & & . & & & & . & & & & .
& & & & .. & & & & .. & & & & .. & & & & ..
.& & & & . .& & & & . .& & & & . .& & & & .
& & & & .. & & & & .. & & & & .. & & & & ..
Laboratorium Metrologii Technicznej
Typ filtra Długość boku Ilość punktów po Ilość punktów
sześcianu filtracji odfiltrowana
& & & & . & & & & . & & & & .
& & & & .. & & & & .. & & & & ..
& & & & . & & & & . & & & & .
& & & & .. & & & & .. & & & & ..
Grid
.& & & & . .& & & & . .& & & & .
& & & & .. & & & & .. & & & & ..
& & & & . & & & & . & & & & .
& & & & .. & & & & .. & & & & ..
.& & & & . .& & & & . .& & & & .
& & & & .. & & & & .. & & & & ..
Laboratorium Metrologii Technicznej
Typ filtra Kontrast Max Min Najmniej Ilość Ilość
Grid Grid szy detal punktów punktów
po odfiltrow
filtracji ana
& & & . & & & . & & & . & & & . & & & . & & & .
& & & . & & & . & & & . & & & . & & & . & & & .
& & & . & & & . & & & . & & & . & & & . & & & .
& & & . & & & . & & & . & & & . & & & . & & & .
Curvature
& & & . & & & . & & & . & & & . & & & . & & & .
& & & . & & & . & & & . & & & . & & & . & & & .
& & & . & & & . & & & . & & & . & & & . & & & .
& & & . & & & . & & & . & & & . & & & . & & & .
& & & . & & & . & & & . & & & . & & & . & & & .
& & & . & & & . & & & . & & & . & & & . & & & .
Laboratorium Metrologii Technicznej
3. Generowanie raportu odwzorowania powierzchni
Parametr Wybór opcji Wartość
& & & & ..
Minimal Improvement -
-
Auto Start Orientation Tak/Nie
-
Positive Deviations Only Tak/Nie
Wartość parametru
& & & & ..
Ilość punktów
& & & & ..
Maksymalna odchyłka
& & & & ..
Minimalna odchyłka
& & & & ..
Zakres
& & & & ..
Średnia odchyłka
& & & & ..
Sigma(wariancja)
Laboratorium Metrologii Technicznej
 4. Wnioski
........................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................
Laboratorium Metrologii Technicznej