Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury

105 views

Published on

TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009
Ing. Zbořil J., Ing. Havlíček P., Bc. Klement M.
DT - Výhybkárna a strojírna, a.s., Prostějov www.dtvm.cz

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury

  1. 1. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury Odborná konference: TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 Ing. Zbořil J., Ing. Havlíček P., Bc. Klement M. pracovníci oddělení Výzkumu a vývoje DT - Výhybkárna a strojírna, a.s., Prostějov www.dtvm.cz
  2. 2. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury  Osnova 1. Úvod 2. Možnosti využití 2.1 Validační činnost 2.2 Kontrola tvarové a rozměrové přesnosti 3. Obecný průběh měření 3D skenerem 4. Zkušenosti s úpravou digitální podoby 5. Porovnání 3D skeneru a srdcovkového profiloměru 6. Závěr
  3. 3. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 1.Úvod  vývoj přístrojové techniky v oboru laserového skenování jde rychle kupředu  na trhu se objevuje každoročně několik zajímavých novinek  pracovníci VaV se o možnosti využití této technologie zajímají od 06/2008  především byl zjišťován rozsah možností 3D skenování pro validační potřeby nových součástí v železniční trati. Atos III EXAscan T-scan KS100 Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  4. 4. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 1.Úvod  tato technologie umožňuje bezkontaktní určování prostorových souřadnic  snímaný objekt je zobrazen ve formě polygonové sítě, jež lze přenést do CAD systému Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  5. 5. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 1.Úvod – skenery typu HandyScan Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  6. 6. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury Hmotnost Rozměry Třída laseru Rozlišení Přesnost Vzdálenost Výstupní formát 1,25kg 172x260x216mm II 0,05mm 40µm 30 cm *.stl, *.csf 1.Úvod - Popis skeneru HandyScan 3D EXAscan
  7. 7. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 2. Možnosti využití  Validační činnost je sledování součásti v podmínkách běžného užívání výrobku a v oblasti železniční infrastruktury trvá cca 1 - 5 let dle typu součásti. ( u výhybkových konstrukcí se jedná především o jazyky a srdcovky )  Kontrola tvarové a rozměrové přesnosti je určena především pro polotovary před CNC obráběním či při výstupní kontrole obrobených součástí, např. srdcovek.  Jiné aplikace jde především o využití tzv. reverzního inženýrství, kdy je z nasnímané polygonové sítě vytvořen 3D model a ten slouží jako náhrada za virtuální model z CAD systému. Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  8. 8. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 Popis výhybkové konstrukce Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  9. 9. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 2. Možnosti využití 2.1 Validační činnost Např. u srdcovek je max. dovolená velikost svislého opotřebení 6mm ( u tratí s vyšší rychlostí než 100km/h ) Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  10. 10. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 Popis měření srdcovkovým profiloměrem Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  11. 11. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 2.1 Validační činnost  Oproti sledování ojetí pomocí mechanických měřidel ( ocelové pravítko s klínkem či srdcovkový elektronický profiloměr ) umožňuje 3D skenování ( HandyScan 3D EXAscan ) zaznamenat celou oblast horních ploch, přechodu kola z křídlové kolejnice na hrot. Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  12. 12. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  13. 13. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 2.1 Validační činnost  Skenované horní plochy kritické oblasti přechodu z křídlové kolejnice na hrot srdcovky jsou rozděleny do 3 až 4 ( dle geometrie výhybky ) skenovacích pracovních prostorů s délkou hrany krychle 250mm.  Problematické je skenování lesklých ploch a je nutno na tato místa použít křídový sprej.  V trati je možné skenovat s dostatečně zajištěným hlídáním, dle předpisu ČD Op 16.  Z důvodu nižší četnosti průjezdu vlaků a lepších světelných podmínek, je vhodnější skenovat ráno či večer. Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  14. 14. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 2.1 Validační činnost  Pro skenování je nutné rozmístit na skenovaný předmět či v jeho okolí tzv. reflexní body.  Během průjezdu vlaku se tyto body na pojížděných plochách ničí, ale na ostatních plochách srdcovky zůstávají bez poškození.  Pro skenování potřebuje skener vidět součastně 4 body, vyšší hustota bodů znamená vyšší rychlost skenování. Chybějící body je možno v průběhu skenování dolepit. Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  15. 15. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 2.2 Kontrola tvarové a rozměrové přesnosti Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  16. 16. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 2.2 Kontrola tvarové a rozměrové přesnosti Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  17. 17. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 3. Obecný průběh měření 3D skenerem  Optimalizace laseru nastavení laseru dle typu snímaného povrchu  Automatické polohování skeneru skener zaznamená reflexní body na celém objektu  Snímání povrchu v pracovním prostoru snímaného objektu ( přesnost je závislá na velikosti prac. prostoru ) Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  18. 18. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 3. Obecný průběh měření 3D skenerem Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  19. 19. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 4. Zkušenosti s úpravou digitální podoby  Po získání dat ze skenování je třeba tato data zpracovat a exportovat do formátů 3D CADů ( např. *.ipt, *.iges, *.stp, *.sat ).  Při zpracování jde zejména: - o úpravu naskenovaných ploch - spojení pracovních prostorů jednotlivých skenů do kompletního modelu - vzájemné porovnání dvojice ploch - vytvoření reportů z těchto porovnání Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  20. 20. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 4. Zkušenosti s úpravou digitální podoby  Ukázka z pracovního prostoru softwaru Geomagic Qualiffy Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  21. 21. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 4. Zkušenosti s úpravou digitální podoby  Ukázka z pracovního prostoru softwaru Geomagic Qualiffy - report Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  22. 22. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 4. Zkušenosti s úpravou digitální podoby  Ukázka z pracovního prostoru softwaru Rapidform XOR. Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  23. 23. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 4. Zkušenosti s úpravou digitální podoby  Ukázka z pracovního prostoru softwaru Rapidform XOR. Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  24. 24. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 4. Zkušenosti s úpravou digitální podoby  Při zpracování dat jsou naskenované plochy ( tzv. polygonové sítě ) převedeny na NURBS plochy ( tzn. racionální neuniformní B-splajny – vytvářející obecné plochy ) nebo na geometricky definované plochy. Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  25. 25. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 4. Zkušenosti s úpravou digitální podoby  Převod na geometricky definované plochy však nedával u komplikovaných součástí ( např. u srdcovek ) dobré výsledky.  Plochy lze v programech různě upravovat, např. lze opravovat plochy od nasnímaných nečistot či od ploch nesouvisejících s danou součástí. Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  26. 26. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 4. Zkušenosti s úpravou digitální podoby  Plochy jsou poté exportovány do výměnných formátů 3D CADů. Po načtení do příslušného 3D CADu lze s objektem dále pracovat.  V používaném programu Inventor bylo třeba plochy sešít a povýšit na těleso. Výsledkem bylo mrtvé těleso bez stromu, se kterým však bylo možno dále pracovat. Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  27. 27. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 4. Zkušenosti s úpravou digitální podoby Po vymeshování takového objektu je možno provádět: - FEM výpočty v programu Ansys Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  28. 28. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 4. Zkušenosti s úpravou digitální podoby Po vymeshování takového objektu je možno provádět: - slévárenské simulace v programu MAGMA Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  29. 29. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 5. Porovnání „srdcovkový profiloměr - 3D skener“  Oproti elektronickému srdcovkovému profiloměru je 3D skener výhodnější v tom, že umožňuje snímat celou oblast a ne jen předem vybraný řez.  Ze skenované oblasti lze následně vybrat, jak jakýkoli příčný řez, tak ale i podélný a následná 3D presentace pomocí barevné vrstevnicové plochy je maximálně přehledná a srozumitelná.  Data z 3D skeneru je dále možno nechat automaticky zpracovat pomocí šablony do požadovaného reportu a tím také ušetřit čas při zpracovávání výsledků.  V současné době není 3D skener uznáván jako měřidlo pro ojetí částí výhybek ze strany SŽDC a tak měření ojetí je třeba realizovat oběmi měřidly. Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  30. 30. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 5. Porovnání „srdcovkový profiloměr - 3D skener“ Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  31. 31. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 5. Porovnání „srdcovkový profiloměr - 3D skener“ Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  32. 32. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 6. Závěr  Technologie 3D skenování prochází prudkým vývojem a se stále se snižující cenou 3D skenerů, vzrůstá počet užitných funkcí, jimiž jsou vybaveny a umožňuje tak aplikaci 3D skenerů i do oborů u nichž se na to ještě před několika lety ani nepomyslelo.  Po zkušenostech pracovníků VaV fy. DT – Výhybkárna a strojírna a.s., Prostějov lze konstatovat, že 3D skenování lze úspěšně aplikovat pro sledování ojíždění výhybkových části během validace a jelikož má typ HandyScan 3D EXAscan vhodnou velikost pro práci v kolejišti a v současné době i nejlepší poměr cena/výkon na trhu s 3D skenery, byl doporučen ke koupi jako stále vybavení pracoviště VaV. Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  33. 33. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 6. Závěr  Ačkoli jsou skenovací systémy a softwary pro zpracování nasnímaných ploch obvykle prezentovány jako univerzální, tak jejich univerzalita má své hranice vyplývající z fyzikálních a principiálních omezení a každý budoucí uživatel 3D skeneru by měl mít možnost vybrat si pro konkrétní typ práce vhodný skener a program pro zpracování dat. Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  34. 34. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 Porovnání 3D skenerů – obecná rozvaha Využití skeneru HandyScan 3D EXAscan pro součásti železniční infrastruktury
  35. 35. TechMat´09, Svitavy, 19.11.2009 Děkuji za pozornost Ing. Zbořil Josef Výzkumný a vývojový pracovník DT - Výhybkárna a strojírna a.s., Prostějov

×