MicroScribe und MicroScan -
Neuartige 3D-Systeme für ein breites Anwendungsspektrum

Leistungsfühige und dennoch erschwingliche 3D-Scanner der neuen Generation

In vielen Anwendungen wird die 3D-Digitalisierung immer wichtiger. Mit Hilfe von 3D-Scannern können sehr schnell Daten für die Weiterverarbeitung in den Bereichen Grafik, Reverse Engineering, CAD/CAM, Messtechnik und Inspektion erzeugt werden. Leistungsfähige Scannersysteme ermöglichen dabei die Übernahme selbst komplexer Objekte mit bisher unerreichten Geschwindigkeiten.

Die Herausforderung lautet: Wie können Muster- oder Prototyp-Teile erfasst und aus diesen veränderbare CAD-Modelle erzeugt werden? Wie lässt sich dies schnell und genau realisieren?

In der Regel sind geeignete Systeme sehr teuer - für viele potentielle Anwender lässt sich die Beschaffung eines 3D-Scanners mit dem verfügbaren Budget nicht vereinbaren. Mit dem Preis-Leistungsverhältnis der neuen MicroScribe/MicroScan-Systeme werden jedoch erstmals Lösungen auf erschwinglichem Niveau angeboten.

Hardware- und Systemspezifikationen

MicroScribe/MicroScan bietet:

• tastendes und laserbasiertes Scannen, auch in Kombination
• Genauigkeiten von 0.1 bis 0.3 mm je nach MicroScribe-Typ
• Reichweiten von 1.5 und 1.9 m (mit Lasersensor) je nach MicroScribe-Typ
• hohe Scanraten von 28.000 Punkten / Sekunde
• kleinvolumiges und ergonomisches Design, geeignet auch zum Scannen schwer zugänglicher Bereiche
• Dual-Laser-Konfiguration für zwei Arbeitsraumgrößen mit jedem MicroScribe
• Investitionskosten zu einem Bruchteil der Preise von Systemen mit vergleichbarer Leistung
• unbegrenzte Portabilität, MicroScribe und MicroScan sind in einem Reisekoffer transportierbar

Der MicroScan-Laserkopf wird auf einfache Weise als externes Zubehör am Taststift des MicroScribe (6-Achs-Version) befestigt. Anschluss und Inbetriebnahme des Scanners dauern eine bis zwei Minuten. Das Scannen erfolgt intuitiv und ist mit dem Lackieren eines Objekts mittels einer Farbsprühpistole vergleichbar: Die Laserlinie wird über die das Objekt geführt, wobei ihre Verformung (Profiländerung) infolge des Krümmungsverlaufs der Oberfläche von der Sensorkamera verfolgt wird. Die von MicroScan und MicroScribe gelieferten Daten werden synchronisiert und zur Echtzeit-Darstellung und weiteren Verarbeitung in die Software MicroScan Tools übernommen. Aus unterschiedlichen Perspektiven können Scans aufgenommen, präzise ausgerichtet und vereinigt werden. Am Ende steht ein 3D-Modell der Objektoberfläche in Form einer Punktwolke oder eines Polygonnetzes zur Verfügung. Das Scannen ist einfach, auch die Modellaufbereitung ist in wenigen Stunden zu erlernen.

Software-Merkmale

Alle Systemaktivitäten werden durch die Software MicroScan Tools von RSI gesteuert:

• Kalibrierung des MicroScan gegenüber dem MicroScribe
• Empfindlichkeits-Anpassung der Kamera (bei ungünstigen Eigenschaften der Objektoberfläche)
• Auswahl der Arbeitsraumgröße
• Einstellung der Scanrate
  Datenverwaltung in den Betriebsarten Singlescan und Multiscan (mehrere Perspektiven)
• Erfassung und Prozessierung der Scandaten
• 3D-Modellexport (in Punktwolken- oder Polygonrepräsentation)

Zusätzlich zur Laserdigitalisierung werden auch die MicroScribe-eigenen Funktionen als Tastdigitalisierer direkt unterstützt:

• Aufnahme von 3D-Punktkoordinaten
• Verwendung von Standard-Tastspitzen und anwenderspezifischen Spitzen unterschiedlicher Länge

Funktionen zur Scandaten-Verarbeitung:

• Online-Vernetzung und Echtzeit-Visualisierung der Messdaten
• Automatische Ausrichtungsoptimierung der gescannten
• Ausrichtung von Teilnetzen über Referenzpunkte, Best-Fit-Strategien oder manuell/interaktiv
• Punkt- und Polygonbearbeitung (Filtern, Trimmen, Löcher Schließen, Cluster Erkennen, Glätten, Dezimieren…)
• Basisvermessung (Abstand, Flächeninhalt, Volumen)
• Export in Polygonformaten (stl, obj, vrml) und als Punktwolke in ASCII-Darstellung
• weitere Funktionalitäten

Anwendungen

Eine Strukturierung der 3D-Anwendungsbereiche bei gleichzeitiger Vermeidung von Überschneidungen ist schwierig. Dennoch können vier Hauptsegmente wie folgt definiert werden:

• 3D-Graphik
  Design-Visualisierung, Kunst und Kreativgestaltung, Präsentation, Animation, 3D-Ausbildung und -Training
• Reverse Engineering und Rapid Prototyping
  Industrie-Design und Produktion
• Messtechnik
  Industrielle Inspektion und Qualitätskontrolle
• Physikalische Analyse
  Produktentwicklung, Materialforschung und -entwicklung, Dokumentation

Für alle Bereiche ist umfangreiche Software-Unterstützung verfügbar. Der MicroScribe kann zusammen mit fast jeder 3D-Software betrieben werden, und zwar durch direkte Anbindung, spezielle Plugins oder die MicroScribe Utility Software (MUS). Während dieser jedoch Einzelpunkte oder Punkte auf Kurven direkt misst und ausgibt, werden mit der MicroScribe/MicroScan-Kombination über die Software MicroScan Tools zunächst dichte Punktwolken aufgenommen und gespeichert. Wie bei Scannern üblich, erfordern die Messdaten noch eine spezielle Nachbearbeitung durch Bereinigung (Rauschverminderung, Filterung, Entfernung von Ausreißern, Füllung von Löchern), Triangulation (Vernetzung), Registrierung bei Mehrfach-Messungen und Dezimierung. Da nur Software-Pakete für Reverse Engineering, nicht aber 3D-Standardprogramme diese Funktionen beinhalten, wurden die benötigten Spezialwerkzeuge auch MicroScan Tools integriert. Aus diesem Grund exportiert MicroScan Tools bevorzugt bereinigte 3D-Qualitätsmodelle als Ergebnis der Nachbearbeitung, anstatt die Messdaten bereits während des Scannens zu übertragen.

MicroScan ist mit praktisch allen Anwendungen einsetzbar, bei denen Punkt- oder Polygonmodelle importiert werden können. Die folgenden Aufstellungen geben für jedes der genannten Hauptsegmente einen Überblick über etablierte Hardware/Software-Lösungen (Auszug einiger typischer und populärer Produkte).

3D Graphik:

*)Hardware/Software von © SensAble für die intuitive (Freiform-)Modellierung auf Polygonnetzen

Reverse Engineering:

(**) Hardware/Software von © TeZet zur Geometrie Extration für die Steuerung von
Rohrbiegemaschinen

Messtechnik:

Analyse: