Ww norma to standard ułatwiający porównywanie skanerów 3D przeznaczonych do metrologii. Standaryzując testy dla wszystkich producentów, norma ISO 10360-8 zapewnia spójność, przejrzystość, a tym samym pewność co do specyfikacji skanerów.
W przeszłości każdy producent przeprowadzał testy, które pokazywały swoje produkty z najlepszej strony. Najbardziej uderzającym przykładem jest specyfikacja błędu kształtu w pomiarach skanerem. Porównajmy dwa skanery, które wykazują błąd kształtu mierzonej kuli, wynoszący odpowiednio 15μm i 18μm. Na pierwszy rzut oka pierwszy skaner wydaje się lepszy, z wyjątkiem tego, że błąd kształtu jest wyrażony przy 1 sigma (σ), a drugiego przy 2σ. Oznacza to, że pierwszy wynik uwzględnia 68% najdokładniejszych punktów, a nie 95%, jak ma to miejsce w przypadku drugiego. W rzeczywistości jest wysoce prawdopodobne, że drugi skaner będzie wykonywał bardziej precyzyjne pomiary. Spostrzegawczy użytkownik może dostrzec tą istotną różnicę w specyfikacji. Aby uniknąć takich pułapek dobrze jest porównywać parametry skanerów wyznaczone wg ISO 10360-8, a nie wg testów producentów.
Technologie skanowanie objęte normą ISO 10360-8
Norma dotyczy szerokiego zakresu technologii, dzięki czemu można porównać wydajność bardzo różnych systemów. Od skanowania laserowego po skanery światła strukturalnego.
3 testy wykonywane przez Kreon
Ponieważ skanery Kreon wykorzystują zasadę triangulacji laserowej, testowanie zgodnie z normą ISO 10360-8 wymaga ich przesuwania w sposób liniowy za pomocą współrzędnościowej maszyny pomiarowej. Zdefiniowano liczne testy, które w wielu przypadkach zapewniają dobrą ocenę zarówno specyfikacji wydajności maszyny współrzędnościowej, jak i skanera. Testy dla skanerów określają następujące błędy: szum, błąd digitalizacji, zniekształcenie obrazu, oddziaływanie optyczne z powierzchnią wzorca, nieprawidłowy algorytm. Poniższa analiza opiera się na trzech podstawowych testach stosowanych przez firmę Kreon.
MPE (P[Size.Sph.All:Tr:ODS]) (ang. Maximum Permissible Error, czyli Maksymalny Dopuszczalny Błąd Pomiaru)
Ten test określa błąd skanowania podczas pomiaru średnicy. Przeprowadzany na kuli referencyjnej, pokazuje różnicę między średnicą zmierzoną przez skaner (wyliczoną metodą najmniejszych kwadratów ze wszystkich zeskanowanych punktów), a rzeczywistą średnicą zeskanowanej kuli. Im wynik jest bliższy 0, tym dokładniej skaner mierzy rozmiar kształtów geometrycznych.
Metodologia testu (Fig 1.1 i 2.1)
Skan kuli wzorcowej
Obliczenie zmierzonej średnicy metodą najmniejszych kwadratów ze wszystkich zarejestrowanych punktów
Obliczenie MPE: Zmierzona średnica – Średnica wzorca = Wynik testu.
MPL (P[Form.Sph.D95%:Tr:ODS]) (ang. Maximum Permissible Limit, czyli Największa Dopuszczalna Odchyłka) dla skanu kuli
Test ten określa rozkład punktów na skanowanej powierzchni. Może być używany do oceny szumu zeskanowanej powierzchni. Szumem nazywamy zarejestrowane punkty, które nie leżą na skanowanej powierzchni. Skan wykonywany na kuli wzorcowej, tworzy wokół niej obwiednię (powłokę) obejmującą 95% zeskanowanych punktów (2σ). Aby uzyskać wynik testu, grubość powłoki dzieli się przez dwa, ponieważ jest wyrażona w przedziale +/-2σ. Im wartość bliższa zeru, tym mniej zaszumiona chmura punktów.
Metodologia testu (Fig. 1.2 i 2.2)
Skan kuli wzorcowej.
Obliczenie grubości powłoki z uwzględnieniem 95% wygenerowanych punktów.
1/2 grubości = wynik testu.
MPL (P[Form.Pla.D95%:Tr:ODS]) (ang. Maximum Permissible Limit, czyli Największa Dopuszczalna Odchyłka) dla skanu płaszczyzny
Ten test uzupełnia poprzedni, stosując te same zasady. Tutaj linia lasera jest testowana w całości, a nie częściowo, jak na kuli. Pomiar szumu jest określany na podstawie skanu wzorca płaskości, a nie kuli. Test obejmuje 95% zeskanowanych punktów pomiędzy dwiema równoległymi płaszczyznami. Aby uzyskać wynik badania, odległość między tymi dwiema płaszczyznami dzieli się przez dwa, ponieważ jest wyrażona w przedziale +/-2 σ. Im wartość bliższa zeru, tym mniej zaszumiona chmura punktów.
Metodologia testu (Fig. 1.3 i 2.3)
Skan wzorca płaskości
Obliczenie minimalnej odległość między dwiema płaszczyznami obejmującymi 95% wygenerowanych punktów.
1/2 Dystans = Wynik testu.
LDia - dlaczego nie podajemy wartości
Test LDia określa dokładność maszyn współrzędnościowych umożliwiających zmianę orientacji skanera. Podczas testu mierzymy kulę za pomocą skanera ustawionego w 5 różnych orientacjach. Łącząc błędy maszyny współrzędnościowej i głowicy obrotowej (na przykład PH10), jest to jeden z testów, które koncentrują się na błędach głowicy, a nie skanerów. Dlatego w firmie Kreon nie uwzględnia się tego wyniku w specyfikacji skanera. Jednak podczas konfigurowania współrzędnościowej maszyny pomiarowej ze skanerem, test ten może być przydatny do weryfikacji niepewności pomiarowej związanej w szczególności z głowicą indeksującą.
Dlaczego nie przetestować pomiarów długości?
Testy pomiaru długości wiążą się ze znacznym ruchem maszyny współrzędnościowej, co plasuje je w kategorii testów, które należy wykonać podczas sprawdzania maszyny współrzędnościowej, a nie konkretnie skanera.
Podsumowanie
Norma ISO 10360-8, szczególnie odpowiednia dla skanerów na współrzędnościowych maszynach pomiarowych, zapewnia wiarygodne specyfikacje dla szerokiej gamy skanerów wykorzystujących różne technologie. Jej coraz powszechniejsze stosowanie jest bardzo pomocne interpretacji specyfikacji skanerów dostępnych na rynku. Nabywcy, metrolodzy i inżynierowie mogą teraz z łatwością porównywać urządzenia z poszerzającej się oferty produktów. Wspierając dążenie do przejrzystości specyfikacji, Kreon od 2016 roku zobowiązuje się do opierania wszystkich swoich nowych specyfikacji skanerów na normie ISO 10360-8.