Mittausvarret
OnyxAcein mittausvarret ja 3D-skannerit
Skannausnopeus on usein tärkein valintaperuste 3D-laserskanneria ostettaessa, sillä se on ratkaisevan tärkeää aikaa vievissä toiminnoissa, kuten sarjatuotettujen osien laadunvalvonnassa. Tämä pätee erityisesti silloin, kun osissa on laajoja skannattavia alueita, jotka vaativat useita skannauskertoja. Monissa tapauksissa työaika ja tuottavuus ovatkin suoraan sidoksissa skannausnopeuteen, mutta mitä tarkalleen ottaen tarkoitamme, kun puhumme skannausnopeudesta?
Useimpien käyttäjien mielessä skannausnopeus on sama asia kuin kuvausnopeus, eli se, kuinka monta pistettä sekunnissa kohdealueelta tallennetaan. Tämä voi toki olla totta, mutta ei aina. Tunnistusnopeus lasketaan kertomalla kaksi arvoa: taajuus (sekunnissa tallennettujen laserlinjojen lukumäärä) ja pisteiden lukumäärä kussakin laserlinjassa. Näin ollen skanneri, jossa on 1000 pistettä linjaa kohti ja taajuus 150 Hz, tuottaa tunnistusnopeuden 150 000 pistettä sekunnissa.
Markkinoilla tällä hetkellä saatavilla olevien 3D-skannerien skannausnopeudet vaihtelevat muutamasta kymmenestä tuhannesta satoihin tuhansiin pisteisiin sekunnissa. Hidas skannausnopeus edellyttää useita skannauskertoja, jotta saavutetaan suurin mahdollinen pisteiden tiheys. Toisaalta nopea skannausnopeus takaa aina suuren pisteiden tiheyden. Jälkimmäinen ratkaisu vaatii suorituskykyistä ohjelmistoa ja laitteistoa, jotka on sovitettu käsittelemään jopa useita miljoonia pisteitä sisältäviä pistepilviä.
Laserlinjan pituus vaihtelee skannerin etäisyyden mukaan suhteessa kappaleeseen. Mitä lähempänä skanneri on, sitä kapeampi laserlinja on (skannerin näkökentän yläosassa); mitä kauempana se on, sitä leveämpi laserlinja on (skannerin näkökentän alaosassa). Tämä johtuu siitä, että laserlinja syntyy skannerin kiinteästä pisteestä ja muodostaa avaruudessa kolmion. Yleensä valmistajan ilmoittama arvo on suurempi arvo, eli skannerin näkökentän alaosassa oleva arvo.
Tarkastellaan esimerkkiä, joka havainnollistaa laserlinjan pituuden ja nopeuden välistä suhdetta. Kuvittele maalattava 500 mm x 500 mm:n pinta. Se olisi varmasti nopeampi maalata suurella telalla. Sama logiikka pätee 3D-skanneriin. 50 mm:n laserleveyden kanssa koko alueen skannaamiseen tarvitaan 10 skannauskertaa, mutta 100 mm:n laserlinjan leveydellä tarvitaan vain 5, joten jälkimmäinen on teoriassa kaksi kertaa nopeampi.
Taajuutta ei yleensä oteta huomioon ostoprosessissa, vaikka se onkin yksi tärkeimmistä tarkasteltavista tekijöistä, kun puhutaan 3D-skannerin nopeudesta. Kuten olemme aiemmin maininneet, taajuus tarkoittaa sekunnissa tallennettavien laserlinjojen lukumäärää. Kahden skannerin vertailu, joilla on sama kuvausnopeus mutta eri taajuudet, auttaa ymmärtämään taajuuden merkitystä suhteessa skannausnopeuteen.
Esimerkiksi skannerit A ja B, joiden taajuudet ovat vastaavasti 200 Hz ja 50 Hz, testataan mittausvarrella. Skanneria A on helppo käyttää, koska käden liike pysyy sujuvana ja se liikkuu luonnollisella nopeudella ilman aukkoja pistepilvessä. Skannerilla B skannaus luonnollisella nopeudella on mahdotonta, laserlinjojen väliset aukot näkyvät välittömästi pistepilvessä, ja käsien liikkeiden on oltava neljä kertaa hitaampia (koska taajuus on neljä kertaa pienempi), jotta saadaan sama tulos kuin skannerilla A.
Mutta miksi skannerilla B on sama mittausnopeus kuin skannerilla A? Koska skannerilla B on neljä kertaa enemmän pisteitä jokaisella laserlinjalla. Skannerin B mittausnopeus vaikuttaa riittävältä, mutta käytännössä se on todella hidas, vaikka sitä käytettäisiin robotissa, koordinaattimittauskoneessa tai mittausvarressa.
Yhteenvetona voidaan todeta, että skannerin nopeus ei ole yksittäinen arvo, vaan joukko parametrejä. Jos nopeutta tarvitaan, on tärkeää valita oikeat parametrit. Käyttötarkoituksesta riippuen oikeat nopeusparametrit optimoivat skannausprosessin, esimerkiksi suurempien pintojen skannauksessa, tarkempien yksityiskohtien tallentamisessa tai skannerin nopeammassa liikuttamisessa.
Nopeus on paras liittolainen tuottavuuden ja tehokkuuden taistelussa.
