اگر مدیر کارخانه، مسئول تعمیرات یا مهندس طراحی یک مجموعه صنعتی باشید، احتمالا می دانید خرابی یک قطعه کوچک و کمیاب چقدر می تواند هزینه ایجاد کند. گاهی یک قطعه خارجی دیگر تولید نمی شود، نقشه فنی آن در دسترس نیست و تهیه نمونه جدید هم هفته ها یا ماه ها زمان می برد. در چنین شرایطی، مهندسی معکوس قطعه می تواند سریع ترین راه برای بازگرداندن خط تولید به مدار باشد.

اما مهندسی معکوس فقط به معنی اندازه گیری چند طول و قطر نیست. وقتی قطعه دارای انحناهای پیچیده، سطوح آزاد، سوراخ های عمیق، رزوه های داخلی یا تلورانس های بسیار دقیق باشد، انتخاب ابزار اندازه گیری اهمیت زیادی پیدا می کند. اگر روش مناسبی انتخاب نشود، ممکن است مدل سه بعدی اشتباه ساخته شود و نتیجه آن، تولید قطعه ای باشد که در زمان مونتاژ با مشکل روبرو شود.

در این مقاله، تفاوت اسکن سه بعدی نوری (اپتیک) با CMM در مهندسی معکوس قطعات پیچیده می پردازیم و توضیح می دهیم هر کدام در چه شرایطی عملکرد بهتری دارند. همچنین به سراغ روش ترکیبی می رویم؛ روشی که در بسیاری از پروژه های صنعتی، دقت و سرعت را همزمان در اختیار مهندس قرار می دهد.

مهندسی معکوس قطعه چیست و چرا به اندازه گیری دقیق نیاز دارد؟

مهندسی معکوس فرآیندی است که طی آن، یک قطعه واقعی بررسی می شود و اطلاعات لازم برای ساخت مدل سه بعدی، نقشه فنی یا نمونه جدید به دست می آید. این کار معمولا زمانی انجام می شود که نقشه اصلی قطعه در دسترس نباشد یا قطعه موجود به دلیل فرسودگی، تعمیرات یا تغییرات قبلی با نقشه اولیه تفاوت پیدا کرده باشد.

در یک پروژه مهندسی معکوس، معمولا این مراحل انجام می شود:

• بررسی ظاهری و عملکردی قطعه
• اندازه گیری ابعاد و هندسه قطعه
• ثبت سطوح آزاد و بخش های پیچیده
• ایجاد ابر نقاط یا داده های مختصاتی
• پاک سازی و یکپارچه سازی داده ها
• ساخت مدل سه بعدی قابل ویرایش
• تهیه نقشه ساخت و تعیین تلورانس ها
• انتخاب فرآیند تولید مانند CNC، ریخته گری، قالب سازی یا پرینت سه بعدی
• کنترل قطعه ساخته شده و مقایسه آن با نمونه اصلی

در این میان، مرحله اندازه گیری پایه اصلی پروژه است. اگر اطلاعات اولیه دقیق نباشد، حتی بهترین نرم افزارهای طراحی هم نمی توانند مدل نهایی را اصلاح کنند.

خدمات طراحی و مهندسی معکوس

یک مثال ساده از انتخاب روش اندازه گیری

فرض کنید یک پروانه پمپ صنعتی در اختیار دارید که پره های آن دچار خوردگی شده و نمونه اصلی آن دیگر در بازار پیدا نمی شود. این پروانه هم دارای سطوح منحنی و آزاد است و هم روی قسمت مرکزی آن، سوراخ و محل نصب دقیق وجود دارد.

برای بازسازی این قطعه، باید دو نوع اطلاعات به دست آورید:

1. شکل کلی پره ها، انحناها و ضخامت سطوح
2. ابعاد دقیق سوراخ مرکزی، محل نشیمن شفت و سطوح نصب

اسکنر سه بعدی نوری برای برداشت سریع شکل پره ها گزینه مناسبی است؛ چون می تواند در مدت کوتاهی حجم زیادی از اطلاعات سطحی را ثبت کند. از طرف دیگر، CMM برای اندازه گیری سوراخ مرکزی، قطر نشیمن، هم محوری و سطوح مبنا دقت بالاتری دارد.

در چنین پروژه ای، انتخاب یکی از این دو دستگاه به تنهایی ممکن است کافی نباشد. ترکیب اسکن نوری برای سطوح آزاد و CMM برای بخش های دقیق، نتیجه مطمئن تری ایجاد می کند.

دستگاه CMM چیست و چگونه کار می کند؟

CMM مخفف Coordinate Measuring Machine یا دستگاه اندازه گیری مختصات است. این دستگاه با استفاده از محورهای حرکتی دقیق و یک پروب، مختصات نقاط مختلف قطعه را در فضای سه بعدی ثبت می کند.

پروب دستگاه می تواند تماسی یا غیرتماسی باشد، اما در کاربردهای صنعتی و کنترل کیفیت، مدل های تماسی بسیار رایج هستند. در مدل تماسی، نوک پروب به سطح قطعه برخورد می کند و محل دقیق تماس در سه محور X، Y و Z ثبت می شود.

دستگاه CMM معمولا به یک میز سنگی دقیق، سیستم حرکتی کنترل شده و نرم افزار تخصصی مجهز است. قطعه روی میز قرار می گیرد، مبناهای اندازه گیری مشخص می شوند و سپس اپراتور نقاط یا ویژگی های هندسی مورد نظر را برداشت می کند.

خروجی CMM می تواند شامل موارد زیر باشد:

• مختصات نقاط مشخص
• قطر سوراخ ها
• فاصله میان سطوح
• زاویه ها
• میزان گردی و استوانه ای بودن
• هم محوری
• موازی بودن و عمود بودن سطوح
• موقعیت سوراخ ها
• انحراف قطعه از نقشه یا مدل مرجع

چرا CMM در اندازه گیری دقیق قابل اعتماد است؟

مهم ترین ویژگی CMM، اندازه گیری مستقیم و کنترل شده است. در این روش، برخلاف سیستم های نوری، رنگ، براق بودن یا شفافیت سطح معمولا تاثیر تعیین کننده ای ندارد.

وقتی پروب به سطح قطعه می رسد، مختصات همان نقطه ثبت می شود. به همین دلیل، CMM در اندازه گیری ویژگی های هندسی مشخص و قابل تعریف عملکرد بسیار خوبی دارد.

البته میزان دقت واقعی CMM به عوامل مختلفی بستگی دارد؛ از جمله:

• مدل و کلاس دستگاه
• وضعیت کالیبراسیون
• دمای محیط
• لرزش محل نصب
• مهارت اپراتور
• روش فیکسچر کردن قطعه
• نوع پروب
• اندازه و جنس قطعه
• شرایط سطح و تمیزی قطعه

بنابراین نمی توان گفت همه دستگاه های CMM دقت یکسانی دارند. در پروژه های حساس باید دقت دستگاه، عدم قطعیت اندازه گیری و شرایط محیطی به صورت مشخص بررسی شود.

CMM برای چه قطعاتی مناسب تر است؟

CMM معمولا برای قطعاتی انتخاب مناسبی است که ویژگی های هندسی مشخص و تلورانس های بسته دارند. نمونه هایی از این قطعات عبارتند از:

• شفت ها
• چرخ دنده ها
• بوش ها
• قطعات دارای سوراخ های دقیق
• پوسته های ماشین کاری شده
• محل نشیمن بلبرینگ
• قطعات قالب سازی با سطوح مرجع مشخص
• قطعاتی که نیاز به کنترل هم محوری دارند
• قطعاتی که باید با نقشه فنی مقایسه شوند

برای مثال، اگر هدف شما کنترل قطر یک سوراخ، موقعیت چند سوراخ نسبت به یکدیگر یا بررسی انحراف یک شفت باشد، CMM معمولا انتخاب بسیار مناسبی است.

محدودیت های CMM در مهندسی معکوس سطوح پیچیده

با وجود دقت بالا، CMM برای برداشت کامل سطوح پیچیده همیشه بهترین گزینه نیست. مهم ترین محدودیت این دستگاه، سرعت پایین تر آن در مقایسه با اسکنرهای سه بعدی است.

در روش تماسی، پروب باید نقاط مختلف سطح را یکی یکی لمس کند. هرچه سطح پیچیده تر باشد، تعداد نقاط مورد نیاز نیز افزایش پیدا می کند. اگر بخواهید یک پوسته دارای انحنا یا یک پره توربین را با تعداد زیادی نقطه برداشت کنید، این فرآیند می تواند زمان زیادی طول بکشد.

برخی محدودیت های رایج CMM عبارتند از:

• سرعت پایین برداشت نقاط در سطوح آزاد
• نیاز به اپراتور ماهر
• محدودیت در دسترسی به زوایای پنهان
• نیاز به فیکسچر مناسب
• محدودیت ابعادی میز دستگاه
• حساسیت به لرزش و تغییرات دما
• احتمال تغییر شکل قطعات نرم بر اثر تماس پروب
• دشواری اندازه گیری قطعات بسیار بزرگ
• نیاز به زمان بیشتر برای برداشت کامل فرم ظاهری قطعه

CMM معمولا اطلاعات بسیار دقیقی از نقاط انتخاب شده ارائه می دهد، اما ممکن است بین این نقاط فضای زیادی باقی بماند. در این حالت، طراح برای بازسازی سطح باید بخش هایی از هندسه را تخمین بزند.

اسکن سه بعدی نوری چیست؟

اسکن سه بعدی نوری یا اپتیک، روشی غیرتماسی برای ثبت هندسه قطعه است. این سیستم با استفاده از نور، دوربین و نرم افزار پردازش تصویر، شکل سه بعدی سطح را استخراج می کند.

در بسیاری از اسکنرهای صنعتی، نور ساختار یافته روی قطعه تابانده می شود. دوربین ها تغییر شکل الگوی نوری را روی سطح قطعه ثبت می کنند و نرم افزار با تحلیل این تغییرات، مختصات نقاط مختلف را محاسبه می کند.

خروجی اولیه اسکنر معمولا به صورت ابر نقاط یا مش سه بعدی است. این داده ها سپس در نرم افزارهای مهندسی معکوس پردازش می شوند تا به مدل سه بعدی قابل ویرایش تبدیل شوند.

اسکنر نوری چگونه قطعه را اندازه گیری می کند؟

فرآیند اسکن نوری به شکل ساده شامل مراحل زیر است:

1. آماده سازی قطعه و تمیز کردن سطح
2. قرار دادن قطعه در موقعیت مناسب
3. اسکن بخش های مختلف قطعه از زوایای گوناگون
4. ثبت تصاویر و داده های سه بعدی
5. تطبیق و یکپارچه سازی اسکن ها
6. حذف نویز و داده های اضافی
7. پر کردن بخش های ناقص در صورت امکان
8. ایجاد مش سه بعدی
9. انتقال داده به نرم افزار مهندسی معکوس
10. ساخت مدل CAD یا مقایسه با مدل مرجع

برخلاف CMM، اسکنر نوری می تواند در هر برداشت تعداد بسیار زیادی نقطه ثبت کند. به همین دلیل، فرم کلی و انحناهای قطعه با سرعت زیادی به دست می آید.

مزیت اصلی اسکن نوری؛ سرعت بالا در برداشت سطوح آزاد

بزرگ ترین نقطه قوت اسکنر سه بعدی، برداشتیک استطوح آزاد و ارگانیک است. سطوحی که با چند خط و قوس ساده تعریف نمی شوند، معمولا با اسکن نوری بهتر ثبت می شوند.

این روش برای قطعاتی مانند موارد زیر کاربرد زیادی دارد:

• پره های توربین و پمپ
• پوسته پمپ ها و کمپرسورها
• قالب های تزریق پلاستیک
• قطعات بدنه خودرو
• قطعات ریخته گری
• قطعات دارای انحناهای پیچیده
• نمونه های هنری و دکوراتیو
• قطعات پلاستیکی و کامپوزیتی
• قطعات بزرگ و غیرقابل حمل
• قطعاتی که نقشه فنی آن ها موجود نیست

در پروژه هایی که زمان اهمیت زیادی دارد، اسکن نوری می تواند زمان برداشت اطلاعات را از چند روز به چند ساعت کاهش دهد. البته سرعت اسکن به اندازه قطعه، پیچیدگی سطح، نوع دستگاه و مهارت اپراتور بستگی دارد.

مشکلات اسکن قطعات براق، شفاف و مشکی

اسکنرهای نوری برای ثبت داده به بازتاب مناسب نور نیاز دارند. به همین دلیل، بعضی سطوح برای این دستگاه ها چالش ایجاد می کنند.

سطوح زیر معمولا دشوارتر اسکن می شوند:

• فلزات براق
• سطوح آینه ای
• شیشه
• پلاستیک های شفاف
• قطعات بسیار تیره یا مشکی
• سطوح روغنی و چرب
• قطعاتی با بازتاب شدید نور

در این شرایط، ممکن است از اسپری مات کننده مخصوص استفاده شود. این اسپری بازتاب سطح را کاهش می دهد و به دوربین اجازه می دهد شکل قطعه را بهتر ثبت کند. نوع اسپری باید متناسب با کاربرد انتخاب شود؛ زیرا بعضی اسپری ها ضخامت قابل توجهی ایجاد می کنند و برای اندازه گیری های حساس مناسب نیستند.

در پروژه های دقیق باید مشخص شود که آیا ضخامت لایه اسپری روی نتیجه اثر می گذارد یا خیر. پس از پایان کار نیز باید سطح قطعه به شکلی تمیز شود که آسیبی به پوشش یا جنس آن وارد نشود.

نقش مارکرها و فیکسچرها در اسکن سه بعدی

برای اینکه نرم افزار بتواند اسکن های مختلف را روی هم منطبق کند، گاهی از مارکر یا نشانگر استفاده می شود. مارکر کند، گاهی از مارکر یا نشانگر استفاده می شود. مارکرها نقاط مختلف را تشخیص دهد.

استفاده از مارکر در شرایط زیراستفاده از مارکر در شرایط زیر اهمیت بیشتری دارد:

• قطعات بزرگ

– سطوحی که جزئیات بصری کمی دارند

• پروژه هایی که از چند زاویه اسکن می شوند
• زمانی که دقت انطباق چند اسکن اهمیت دارد

فیکسچر نیز برای ثابت نگه داشتن قطعه استفاده می شود. اگر قطعه هنگام اسکن حرکت کند یا لرزش داشته باشد، داده های نهایی ممکن است دچار خطا شوند. در مورد قطعات نرم و انعطاف پذیر، نحوه نگهداری اهمیت بیشتری دارد؛ زیرا فشار فیکسچر می تواند شکل واقعی قطعه را تغییر دهد.

محدودیت اسکنر نوری در سوراخ های عمیق و رزوه ها

اسکنر نوری فقط سطحی را ثبت می کند که نور به آن برسد و دوربین بتواند آن را ببیند. به همین دلیل، سوراخ های عمیق، شیارهای باریک، رزوه های داخلی و گوشه های پنهان ممکن است ناقص یا پر از نویز ثبت شوند.

در چنین شرایطی، ممکن است در داده نهایی این مشکلات دیده شود:

• بسته شدن دهانه سوراخ
• ناقص شدن انتهای سوراخ
• از بین رفتن بخشی از رزوه
• ایجاد داده های پراکنده در گوشه ها
• گرد شدن لبه های تیز
• ایجاد حفره در مش سه بعدی
• پر شدن خودکار بخش ناقص با هندسه اشتباه

برای اندازه گیری دقیق قطر داخلی، عمق سوراخ، رزوه یا موقعیت یک سطح پنهان، بهتر است از CMM، ابزارهای اندازه گیری تماسی یا روش های تکمیلی استفاده شود.

مقایسه اسکن سه بعدی نوری و CMM

دقت کدام روش بیشتر است؟

پاسخ این سوال به نوع دقت مورد نظر بستگی دارد. اگر منظور شما اندازه گیری یک ویژگی مشخص مانند قطر سوراخ، هم محوری شفت یا موقعیت دقیق یک سطح باشد، CMM معمولا انتخاب مطمئن تری است.

اما اگر هدف، برداشت کامل فرم یک قطعه پیچیده باشد، اسکنر نوری داده بسیار بیشتری در اختیار شما قرار می دهد. در این حالت، سرعت و پوشش سطحی اسکنر یک مزیت مهم محسوب می شود.

دقت اسکنر نوری به عوامل مختلفی بستگی دارد:

دقت اسکنر نوری به عوامل مختلفی بستگی دارد:

• کیفیتعه
• اندازه میدان دید
• نور محیط
• جنس و رنگ سطح
• کیفیت فیکسچر
• نحوه انطباق اسکن ها
• کیفیت نرم افزار
• مهارت اپراتور
• روش پردازش ابر نقاط

به همین دلیل، نباید فقط به عدد دقت اعلام شده توسط سازنده توجه کرد. دقت اعلام شده معمولا در شرایط کنترل شده به دست می آید و ممکن است در محیط واقعی کارگاه تغییر کند.

کدام روش برای قطعات نرم و انعطاف پذیر بهتر است؟

برای قطعاتی مانند لاستیک، فوم، پلاستیک نازک یا برخی قطعات کامپوزیتی، اسکن نوری معمولا گزینه مناسب تری است؛ زیرا با قطعه تماس فیزیکی ندارد.

در مقابل، فشار نوک پروب CMM ممکن است باعث شود قطعه کمی فرو برود یا تغییر شکل دهد. در نتیجه، ابعادی که اندازه گیری می شوند مربوط به حالت فشرده شده قطعه خواهند بود، نه شکل واقعی آن.

با این حال، اسکن قطعات نرم هم بدون چالش نیست. قطعه باید به شکل صحیح نگه داشته شود و شرایط اسکن باید به گونه ای باشد که وزن خود قطعه یا فشار نگهدارنده باعث تغییر فرم آن نشود.

کدام روش برای قطعات بزرگ مناسب تر است؟

CMM معمولا در یک حجم کاری مشخص نصب می شود. اگر قطعه از محدوده میز یا بازو بزرگ تر باشد، اندازه گیری آن دشوار یا غیرممکن می شود؛ مگر اینکه از روش های خاص برای جابه جایی و هم ترازی استفاده شود.

در مقابل، اسکنرهای سه بعدی پرتابل برای قطعات بزرگ انعطاف بیشتری دارند. اپراتور می تواند دستگاه را به محل قطعه ببرد و بخش های مختلف را از زوایای متفاوت اسکن کند.

اسکن نوری برای موارد زیر کاربرد زیادی دارد:

-اسکن نوری برای موارد زیر کاربرد زیادی دارد:

• بدنه ماشین آلات
• کشتی
• سازه های صنعتی
• خودرو و قطعات بدنه
• تجهیزات معدنی
• قطعاتی که امکان انتقال آن ها به آزمایشگاه وجود ندارد

در پروژه های بزرگ، برنامه ریزی برای ایجاد مبنا، استفاده از مارکر و کنترل خطای انطباق اهمیت زیادی دارد.

هزینه خرید و نگهداری CMM و اسکنر نوری

هزینه نهایی فقط به قیمت خرید دستگاه محدود نمی شود. برای مقایسه اقتصادی باید هزینه های جانبی، نیروی انسانی، آموزش، نرم افزار، کالیبراسیون و زمان انجام پروژه را نیز در نظر گرفت.

در بعضی پروژه ها، هزینه اسکن نوری کمتر است؛ زیرا زمان برداشت داده کاهش پیدا می کند. اما اگر مدل سازی نهایی پیچیده باشد یا نیاز به بازسازی کامل سطوح و جزئیات مهندسی وجود داشته باشد، هزینه نرم افزار و طراحی باید جداگانه محاسبه شود.

سه اشتباه رایج در انتخاب روش اندازه گیری

استفاده از CMM برای برداشت کامل یک سطح بسیار پیچیده

CMM برای اندازه گیری ویژگی های دقیق عملکرد بسیار خوبی دارد، اما برداشت کامل یک قطعه با سطوح آزاد ممکن است زمان زیادی ببرد. اگر تعداد نقاط برداشت شده کم باشد، مدل نهایی اطلاعات کافی برای بازسازی فرم واقعی قطعه نخواهد داشت.

در چنین شرایطی، استفاده از اسکن نوری برای برداشت پوسته و انحناها می تواند منطقی تر باشد. سپس ویژگی های حساس با CMM بررسی شوند.

اعتماد کامل به مش اسکن شده بدون بررسی مهندسی

مش سه بعدی، به تنهایی همیشه یک مدل آماده تولید نیست. داده اسکن ممکن است نویز، حفره، بخش های ناقص یا خطاهای انطباق داشته باشد.

قبل از استفاده از مش برای ساخت قطعه باید موارد زیر بررسی شود:

• بسته بودن مش
• حذف نویزها
• درست بودن مقیاس
• هم ترازی صحیح
• کامل بودن سوراخ ها و گوشه ها
• کنترل ضخامت
• اصلاح سطوح پنهان
• سازگاری مدل با روش تولید

اسکنر شکل واقعی سطح را ثبت می کند، اما این مهندس است که باید داده را برای تولید قابل استفاده کند.

استفاده از اسکنر برای سوراخ ها و رزوه های پنهان

اسکنر نوری برای بخش هایی که در دید مستقیم دوربین نیستند، محدودیت دارد. اگر قطعه دارای سوراخ کور، رزوه داخلی یا شیار باریک باشد، نباید داده اسکن را بدون کنترل و اندازه گیری تکمیلی وارد مرحله طراحی کرد.

برای این قسمت ها می توان از CMM، گیج های اندازه گیری، ابزارهای دقیق دستی، دستگاه های اندازه گیری نوری تخصصی یا روش های مکمل استفاده کرد.

روش ترکیبی؛ بهترین انتخاب برای بسیاری از قطعات صنعتی

در بسیاری از پروژه های حرفه ای، لازم نیست فقط یکی از این دو فناوری انتخاب شود. روش ترکیبی به شما اجازه می دهد از مزیت هر دو دستگاه استفاده کنید.

روند معمول این روش به شکل زیر است:

1. قطعه با اسکنر نوری از زوایای مختلف برداشت می شود.
2. ابر نقاط و مش سه بعدی ایجاد می شود.
3. داده های اضافی و نویزها حذف می شوند.
4. سطوح آزاد و انحناهای اصلی بازسازی می شوند.
5. سوراخ ها، سطوح مبنا، شفت ها و محل های نصب با CMM اندازه گیری می شوند.
6. داده های CMM و اسکن نوری در نرم افزار مهندسی معکوس روی هم منطبق می شوند.
7. مدل نهایی بر اساس هر دو منبع داده اصلاح می شود.
8. مدل با الزامات تولید و مونتاژ تطبیق داده می شود.

در این روش، اسکنر نوری سرعت و پوشش سطحی لازم را فراهم می کند و CMM دقت ویژگی های حساس را تضمین می کند.

چه نرم افزارهایی برای پردازش داده مناسب هستند؟

بعد از برداشت داده، معمولا به نرم افزار مهندسی معکوس نیاز دارید. انتخاب نرم افزار به نوع پروژه، فرمت خروجی و سطح پیچیدگی مدل بستگی دارد.

برخی نرم افزارهای رایج در این حوزه عبارتند از:

• Geomagic Design X
• PolyWorks
• CATIA
• Siemens NX
• SOLIDWORKS
• CREO
• Autodesk PowerInspect
• نرم افزار اختصاصی سازنده دستگاه

نرم افزارهای مهندسی معکوس معمولا امکان انجام کارهایی مانند پاک سازی ابر نقاط، ایجاد مش، استخراج مقاطع، ساخت سطوح، تشخیص ویژگی های هندسی، مقایسه با مدل CAD و تهیه مدل قابل ویرایش را فراهم می کنند.

نکته مهم این است که خروجی اسکنر معمولا به صورت مش یا ابر نقاط است، اما برای ساخت بسیاری از قطعات صنعتی، به مدل CAD پارامتریک و قابل اصلاح نیاز دارید. این تبدیل نیازمند دانش طراحی و شناخت فرآیند تولید است.

برای CNC کدام خروجی مناسب تر است؟

برای ماشین کاری CNC، نوع خروجی به شکل قطعه و روش برنامه نویسی بستگی دارد. در بعضی پروژه ها، مش سه بعدی برای تولید مسیر ابزار کافی است؛ اما در پروژه های دقیق تر، وجود مدل CAD اصلاح شده اهمیت زیادی دارد.

برای قطعاتی با سطوح آزاد، ممکن است خروجی مش یا مدل سطحی استفاده شود. برای قطعات ماشین کاری شده با سوراخ ها، شیارها و ویژگی های هندسی مشخص، مدل جامد یا پارامتریک معمولا انتخاب بهتری است.

قبل از ارسال فایل به واحد CNC باید موارد زیر کنترل شود:

• واحد اندازه گیری فایل
• مقیاس مدل
• جهت محورهای مختصات
• محل مبنا
• کامل بودن سطوح
• وجود یا نبود ضخامت واقعی
• نوع فرمت خروجی
• امکان باز شدن فایل در نرم افزار CAM
• تطابق مدل با ابزار و روش ماشین کاری

برای پرینت سه بعدی، اسکنر نوری بهتر است یا CMM؟

اگر هدف شما ساخت یک نمونه اولیه با پرینتر سه بعدی باشد، اسکنر نوری معمولا انتخاب مناسب تری است. زیرا می تواند شکل کلی قطعه را به صورت مش سه بعدی ثبت کند و فایل حاصل پس از اصلاح، برای چاپ سه بعدی آماده شود.

فرمت هایی مانند STL یا OBJ برای بسیاری از فرآیندهای پرینت سه بعدی کاربرد دارند. با این حال، فایل اسکن شده معمولا باید قبل از چاپ بررسی شود؛ زیرا ممکن است دارای حفره، سطح باز، نویز یا ضخامت نامناسب باشد.

CMM برای این کاربرد به تنهایی گزینه مناسبی نیست؛ چون نقاط محدودی تولید می کند و برای ساخت مستقیم یک مش کامل طراحی نشده است.

آیا اسکنر نوری می تواند جایگزین کامل CMM شود؟

در بیشتر پروژه های صنعتی، اسکنر نوری و CMM جایگزین کامل یکدیگر نیستند. هر کدام برای نوع خاصی از اندازه گیری طراحی شده اند.

اسکنر نوری برای سرعت بالا، برداشت فرم کامل، سطوح آزاد، قطعات بزرگ و قطعات حساس به تماس مناسب تر است. CMM نیز برای ویژگی های هندسی دقیق، سوراخ ها، شفت ها، سطوح مبنا و کنترل تلورانس های سخت گیرانه عملکرد بهتری دارد.

بهترین انتخاب به این سوال ها بستگی دارد:

• هدف پروژه چیست؟
• قطعه چقدر بزرگ است؟
• سطوح آزاد آن چه مقدار است؟
• آیا سوراخ عمیق یا رزوه داخلی دارد؟
• تلورانس مورد نیاز چقدر است؟
• جنس قطعه نرم است یا سخت؟
• سطح قطعه براق، شفاف یا مشکی است؟
• زمان تحویل چقدر اهمیت دارد؟
• خروجی نهایی باید مش باشد یا مدل CAD قابل ویرایش؟

راهنمای سریع انتخاب بین CMM و اسکن سه بعدی

پرسش های متداول درباره اسکن نوری و CMM

آیا اسکن سه بعدی نوری برای مهندسی معکوس قطعات صنعتی دقیق است؟

بله، اگر دستگاه مناسب انتخاب شود، سطح قطعه به درستی آماده شود و فرآیند اسکن و پردازش توسط اپراتور ماهر انجام شود، اسکن نوری می تواند برای بسیاری از پروژه های صنعتی دقت مناسبی داشته باشد.

با این حال، دقت واقعی به مدل دستگاه، ابعاد قطعه، کیفیت کالیبراسیون، شرایط محیطی و نوع سطح بستگی دارد. برای بخش های بسیار حساس، بهتر است نتایج با CMM یا ابزار اندازه گیری دقیق کنترل شوند.

دقت اسکنرهای سه بعدی معمولا چقدر است؟

عدد دقت در اسکنرهای مختلف متفاوت است و به کلاس دستگاه و اندازه میدان دید آن بستگی دارد. برخی اسکنرهای صنعتی دقتی در حد چند صدم میلی متر ارائه می دهند، اما مدل های ارزان تر یا اسکنرهای عمومی ممکن است برای تلورانس های صنعتی دقیق مناسب نباشند.

بهتر است به جای توجه صرف به عدد تبلیغاتی، گزارش کالیبراسیون، استاندارد آزمون و شرایط اعلام دقت را بررسی کنید.

آیا می توان قطعه شیشه ای آیا می توان قطعه شیشه ای یا آینه ای را با اسکنر نوری قطعات معمولا دشوار است. شیشه می تواند نور را عبور دهد یا بازتاب کند و سطح آینه ای نیز الگوی نور را به شکل نامناسبی منعکس می کند.

در بسیاری از موارد، استفاده از اسپری مات کننده یا پوشش موقت می تواند کیفیت اسکن را بهتر کند. اگر امکان پوشش دادن قطعه وجود نداشته باشد، روش های اندازه گیری تماسی یا فناوری های تخصصی دیگر باید بررسی شوند.

آیا رنگ قطعه روی نتیجه اسکن اثر می گذارد؟

بله، رنگ و ویژگی بازتاب سطح می توانند روی کیفیت داده تاثیر بگذارند. سطوح بسیار تیره، براق یا شفاف معمولا نیاز به آماده سازی بیشتری دارند. در مقابل، سطوح مات و با رنگ خنثی معمولا راحت تر اسکن می شوند.

برای یک قطعه شکسته، ابتدا باید آن را اسکن کنیم یا با CMM اندازه بگیریم؟

اگر قطعه شکسته دارای سطوح آزاد و فرم پیچیده باشد، اسکن نوری معمولا نقطه شروع بهتری است. اسکن می تواند شکل باقی مانده قطعه را ثبت کند و امکان بازسازی بخش آسیب دیده را فراهم کند.

اگر قسمت های سالم قطعه دارای سوراخ ها، شفت ها یا سطوح نصب دقیق باشند، اندازه گیری آن بخش ها با CMM یا ابزارهای دقیق مکمل توصیه می شود.

آیا اسکن سه بعدی برای کنترل کیفیت هم کاربرد دارد؟

بله. داده اسکن می تواند با مدل CAD یا نمونه مرجع مقایسه شود و نتیجه به صورت نقشه رنگی انحراف نمایش داده شود. این روش برای بررسی فرم کلی، تاب داشتن، تغییر شکل قالب و اختلاف سطح کاربرد زیادی دارد.

با این حال، برای تایید نهایی برخی ابعاد حساس، همچنان ممکن است استفاده از CMM یا ابزار دقیق دیگری ضروری باشد.

جمع بندی نهایی

انتخاب بین اسکن سه بعدی نوری و CMM به نوع قطعه و هدف پروژه بستگی دارد. اگر با قطعه ای دارای انحناهای پیچیده، سطوح آزاد، ابعاد بزرگ یا جنس حساس روبرو هستید، اسکنر نوری می تواند در مدت کوتاهی اطلاعات زیادی در اختیار شما قرار دهد.

در مقابل، اگر اندازه گیری سوراخ های دقیق، شفت ها، سطوح مبنا، رزوه ها، هم محوری یا تلورانس های بسته اهمیت دارد، CMM انتخاب مطمئن تری است.

در بسیاری از پروژه های واقعی، بهترین راه حل استفاده از هر دو فناوری است. ابتدا فرم کلی قطعه با اسکن نوری برداشت می شود و سپس ویژگی. این با CMM کنترل می شوند. این روش باعث می شود مدل نهایی هم از نظر ظاهری و سطحی کامل باشد و هم از نظر ابعادی و مونتاژی، دقت لازم را داشته باشد.

در نهایت، هیچ دستگاهی به تنهایی برای همه پروژه ها بهترین گزینه نیست. انتخاب درست زمانی انجام می شود که قبل از شروع کار، جنس قطعه، ابعاد، میزان پیچیدگی، تلورانس، نوع خروجی و روش تولید نهایی به صورت دقیق بررسی شود.