Отличия лазерных и оптических 3D сканеров: преимущества и технологические особенности

3D сканирование становится все более важным инструментом в современной промышленности, инженерии и других сферах, где требуется точное моделирование объектов. Компания "ВЕЛМАС" предлагает широкий ассортимент как лазерных, так и оптических 3D сканеров, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества. 

В этой статье мы рассмотрим ключевые отличия между этими двумя типами технологий на примере конкретных моделей, представленных в каталоге velmas.ru.

Принцип работы лазерных и оптических 3D сканеров

Лазерные 3D сканеры

Лазерные 3D сканеры, такие как серия Элетскан, представленная в ассортименте ВЕЛМАС, используют лазерные лучи для сбора данных о поверхности объекта. Принцип их работы основан на проекции лазерного луча на объект и анализе отраженного сигнала с помощью специальных камер.

Например, лазерный 3D-сканер Элетскан 1,2 предлагает пять различных режимов работы:

• Сканирование большой площади (используя инфракрасный лазер)
• Быстрое сканирование (с использованием синего лазерного креста)
• Точное сканирование (с параллельным синим лазером)
• Сканирование глубоких отверстий (с помощью одного синего лазера)
• Встроенная система фотограмметрии

Оптические 3D сканеры

Оптические 3D сканеры серии Оптискан, также представленные в каталоге ВЕЛМАС, используют структурированный свет (обычно синий) и высокоскоростные камеры для создания трехмерной модели объекта. Эти устройства проецируют световые паттерны на объект и анализируют их искажение для определения геометрии поверхности.

Например, Оптискан II оснащен:

• Мощным синим светодиодным источником света с увеличенным сроком службы
• Двумя высококачественными 7-мегапиксельными камерами
• Способностью обеспечивать высокую плотность точек сканирования (117 точек/мм²)

Ключевые отличия технологий

1. Точность и разрешение

Лазерные сканеры:

• Элетскан 1,2: точность сканирования 0,020 мм и объемная точность 0,03 мм/м
• Элетскан III: точность до 0,020 мм
• Применимость: идеальны для метрологических измерений в аэрокосмической промышленности

Оптические сканеры:

• Оптискан II: заявленная точность до 0,009 мм (по стандарту VDI/VDE p2 Ps)
• Оптискан III: точность до 6 мкм (0,006 мм), разрешение 28 мкм
• Применимость: превосходят лазерные сканеры по точности при работе с мелкими деталями

Важное отличие: оптические сканеры обычно обеспечивают более высокую точность и разрешение для мелких деталей, тогда как лазерные сканеры имеют преимущество при работе с объектами большего размера.

2. Скорость сканирования

Лазерные сканеры:

• Элетскан III: скорость до 2,8 миллиона измерений в секунду
• Элетскан авто: до 1,9 миллиона измерений в секунду
• Особенность: высокая частота кадров камеры (Элетскан III - 120 кадров в секунду)

Оптические сканеры:

• Оптискан I: минимальное время получения сканирования - 1,2 секунды
• Оптискан III: время сканирования менее 1 секунды
• Особенность: Оптискан II уменьшил время сканирования в 4 раза до 1,2 секунды по сравнению с предыдущими моделями

Лазерные сканеры часто имеют преимущество в скорости сканирования больших объектов или при необходимости постоянного перемещения сканера, в то время как оптические обеспечивают быстрое получение полных данных за один снимок в пределах своей области сканирования.

3. Область сканирования и гибкость

Лазерные сканеры:

• Элетскан 1,2: предельная область сканирования до 1440 мм x 860 мм
• Элетскан III: специально разработан для работы в узких пространствах с расстоянием до камеры 130 мм
• Особенность: более удобны для сканирования крупных объектов

Оптические сканеры:

• Оптискан I: два диапазона сканирования - внутренний (120-450 мм) и внешний (250-1000 мм)
• Оптискан II: увеличенная на 43% область сканирования - 320 х 190 х 120 мм
• Оптискан III: область сканирования 120 х 60 х 45 мм, идеален для мелких деталей

Лазерные сканеры обычно предлагают большую гибкость при работе с объектами различного размера и формы, тогда как оптические сканеры часто имеют фиксированную область сканирования, но могут обеспечивать более высокую плотность точек.

4. Работа с различными материалами и поверхностями

Лазерные сканеры:

• Элетскан авто: легко захватывает 3D-данные с блестящих и черных поверхностей
• Особенность: сильная защита от помех окружающей среды, вибраций и температурных изменений

Оптические сканеры:

• Оптискан I: мощный светодиод позволяет быстро сканировать даже темные объекты
• Оптискан III: использует технологию синего структурированного света для минимизации шумов от окружающего освещения

Лазерные сканеры обычно лучше справляются с блестящими, прозрачными или темными поверхностями, тогда как оптические могут испытывать трудности с такими материалами, но современные модели (как Оптискан I) значительно улучшили эти характеристики.

5. Портативность и удобство использования

Лазерные сканеры:

• Элетскан III: компактный и легкий (570 г), с размерами 203 × 80 × 44 мм
• Элетскан авто: предлагает беспроводное соединение и удобство использования одной рукой
• Особенность: более приспособлены для мобильного использования

Оптические сканеры:

• Оптискан I: новый корпус, отлитый под вакуумом, значительно легче алюминиевого
• Особенность: обычно требуют более стабильного позиционирования для точных измерений

Лазерные сканеры часто более портативны и удобны для полевого использования, в то время как оптические сканеры обычно лучше подходят для стационарного использования в лаборатории или на производстве.

6. Интеграция и автоматизация

Лазерные сканеры:

• Элетскан авто: может устанавливаться на манипуляторе робота для автоматизированной 3D-инспекции
• Элетскан III: может использоваться в сочетании с автоматизированной системой 3D-измерений

Оптические сканеры:

• Оптискан I: может быть легко интегрирован с роботами и коботами на производственных линиях
• Оптискан II: имеет специальное программное обеспечение для Universal Robots

Оба типа сканеров представленных в ассортименте ВЕЛМАС предлагают хорошие возможности для автоматизации и интеграции с роботизированными системами, хотя конкретные сценарии применения могут отличаться.

Применение лазерных и оптических сканеров

Оптимальные сферы применения лазерных 3D сканеров:

• Сканирование крупных объектов - благодаря большей области сканирования (до 1440 мм x 860 мм у Элетскан 1,2)
• Работа в сложных условиях окружающей среды - лазерные сканеры менее чувствительны к внешним факторам
• Сканирование сложных поверхностей - например, глубоких отверстий (режим одиночного синего лазера у Элетскан 1,2)
• Мобильное 3D-сканирование - благодаря компактности и возможности беспроводной работы
• Неразрушающий контроль в аэрокосмической промышленности - благодаря высокой объемной точности

Оптимальные сферы применения оптических 3D сканеров:

• Точная механика - особенно Оптискан III с точностью до 6 мкм
• Производство турбинных лопаток - благодаря инструментам анализа профиля
• Микросхемы и мелкие детали - благодаря высокой плотности точек (до 1200 точек/мм²)
• Медицинское применение - сканирование имплантатов, протезирование
• Ювелирное производство и часовая промышленность - благодаря высокому разрешению
• Оптимизация процесса 3D-печати - для контроля качества

Выводы

При выборе между лазерным и оптическим 3D сканером из ассортимента ВЕЛМАС следует учитывать:

• Размер объекта - для крупных объектов предпочтительнее лазерные сканеры (серия Элетскан), для мелких деталей с высокой точностью - оптические (особенно Оптискан III)
• Требуемая точность - если критична максимальная точность для мелких деталей (до 6 мкм), то оптимален Оптискан III; для средней точности с большей гибкостью подходят лазерные сканеры Элетскан
• Условия работы - для работы в полевых условиях или при частой смене локаций удобнее портативные лазерные сканеры; для лабораторных и производственных условий с контролируемой средой отлично подходят оптические сканеры
• Тип материала - для сканирования блестящих, прозрачных или темных поверхностей лучше выбрать лазерные сканеры Элетскан, хотя современные оптические сканеры Оптискан тоже значительно улучшили работу с такими материалами
• Интеграция с производством - оба типа сканеров предлагают хорошие возможности для автоматизации, но могут иметь разные требования к установке и позиционированию

Компания "ВЕЛМАС" предоставляет широкий выбор как лазерных, так и оптических 3D сканеров, что позволяет подобрать оптимальное решение для конкретных задач, будь то контроль качества, обратный инжиниринг, быстрое прототипирование или другие промышленные и исследовательские применения.