Skenování strukturovaným světlem

Skenování strukturovaným světlem je bezkontaktní metoda 3D skenování, při níž projektor promítá na povrch objektu známé světelné vzory, nejčastěji sadu pruhů, a jedna nebo dvě kamery snímají, jak se vzor na tvaru objektu deformuje (anglicky structured light scanning, také fringe projection). Z deformace vzoru a ze známé vzájemné polohy projektoru a kamer se triangulací vypočítají 3D souřadnice bodů povrchu.

Během jednoho záběru skener promítne sérii pruhových vzorů s různou roztečí a fázovým posunem, takže získá souřadnice prakticky pro každý pixel kamery. Záběr trvá zlomky sekundy až jednotky sekund a zachytí najednou celé měřicí pole, tedy až miliony bodů. Díl se snímá z více stran a záběry se spojí pomocí nalepených referenčních bodů nebo podle geometrie. Moderní skenery používají bílé nebo modré světlo, přičemž úzkopásmové modré světlo je méně citlivé na okolní osvětlení.

Stacionární skenery stojí na stativu, často s otočným stolem, nebo na robotu v automatizované měřicí buňce. Podle zvolené optiky mají měřicí pole od několika centimetrů do zhruba jednoho metru: čím menší pole, tím jemnější detail a vyšší přesnost, typicky 0,02 až 0,05 mm a u nejmenších polí i lépe. Ruční skenery se strukturovaným světlem jsou flexibilnější, obvykle ale méně přesné, řádově 0,05 až 0,1 mm.

Metoda potřebuje, aby každý bod viděl projektor i kamera. Hluboké úzké otvory, drážky a vnitřní dutiny proto v datech chybí. Lesklé, průhledné a velmi tmavé povrchy světlo odrážejí nebo pohlcují a před skenováním se matují tenkou vrstvou prášku nebo sublimujícího spreje.

Strukturované světlo je obvyklou volbou pro malé a středně velké díly, u kterých záleží na detailu a přesnosti celého povrchu: plastové výlisky, odlitky, výkovky, lopatky, formy, elektrody, díly z 3D tisku a spotřební výrobky. Hodí se pro kontrolu prvního kusu, porovnání s CAD modelem a reverzní inženýrství tvarových dílů. Větší díly zvládne s referenčními body, případně s fotogrammetrií.

Oproti ručnímu laserovému skeneru bývá na malých dílech přesnější a podrobnější. Laser je naopak praktičtější u rozměrných objektů, při skenování v provozu a na tmavých či lesklých plochách. Oproti souřadnicovému měření zachytí celý povrch, přesné otvory a uložení však spolehlivěji změří CMM.

Deklarovaná přesnost skeneru platí pro ideální podmínky a pro konkrétní měřicí pole (výrobci ji obvykle ověřují podle směrnice VDI/VDE 2634). Na výsledné přesnosti skenu se podílí i spojování záběrů, vibrace, změny teploty a to, zda se díl během skenování nepohnul. Ptejte se proto na přesnost pro danou velikost dílu a na způsob spojování záběrů.

Vrstva matovacího nástřiku má tloušťku řádově mikrometrů, při nerovnoměrném nanesení i více, a u přesných měření ji je třeba zohlednit. Ostré hrany a tenké stěny bývají v datech zaoblené nebo neúplné a malé či hluboké otvory se nemusí zachytit vůbec. U takových prvků se dohodněte na dotykovém doměření. V objednávce uveďte, zda chcete surová data, vyčištěnou uzavřenou síť, nebo porovnání s CAD modelem.