Smíšená realita: Nejvýznamnější pokrok v 3D metrologii rozměrných dílů od zavedení laserového trackeru

3D rozměrová analýza a řízení kvality

Smíšená realita: Nejvýznamnější pokrok v 3D metrologii rozměrných dílů od zavedení laserového trackeru

Laserové trackery, které se mohou chlubit vysokou přesností v rámcí velkého měřícího rozsahu, si právem zasloužily svou pověst jako revoluční zařízení v procesech zajišťujících 3D metrologii na rozměrných dílech a montážních sestavách, mimo jiné pro výrobu v leteckém průmyslu, pozemní dopravě, energetice nebo loďařství. Optimalizace měření s laserovým trackerem pro zajištění vyšší efektivity často vyžadovala spolupráci dvou osob, promítání geometrií na měřené díly pomocí externích projektorů a používání mobilního telefonu jako dálkového ovládání.

Tyto metody však dnes narážejí na svá omezení.

Naštěstí již existují technologie, které je umí předčit. Chytré brýle Microsoft HoloLens 2 díky holografickému zobrazování, systémům pro snímání polohy, kamerám, 3D skeneru a vykonému softwaru zvyšují společně s aplikací PolyWorks|AR™ od společnosti InnovMetric, produktivitu měření rozměrných dílů o několik tříd. Se smíšenou realitou se měření rozměrných dílů navždy změní:

  • Personál vždy změří správné prvky – měřený díl je překryt naváděcí grafikou
  • Velké obrazovky a externí projektory – jsou zbytečné
  • Personál má volné ruce k práci
  • Změnu úkolů během kontroly lze provést jedním gestem

Malé versus velké

 

U objektů menších než dva metry jde 3D měření docela snadno. Personál vždy zná svou pozici vzhledem k věci, kterou měří. Dokáže rozpoznat a spojit to, co vidí na obrazovce počítače, s konkrétním místem na měřeném dílu. A také ví, jak přejít k dalšímu prvku měření podle předem definované sekvence a rychle se přitom vrátit k počítači, pokud pro interakci s 3D měřicím softwarem potřebuje myš nebo klávesnici.

Zvětšete však velikost měřeného dílu nad 5 metrů a narostou i problémy s produktivitou měření. Personál může začít mít problém s orientací v prostoru a rozlišením cíle měření mezi množstvím dalších prvků. Zjistit shodu mezi displejem počítače a skutečnou polohou je stále obtížnější. Aby se personál dostal k dalšímu prvku měření, musí někdy ujít několik metrů, přičemž neustálé vracení se k počítači ovládajícímu 3D měřicí software prodlužuje dobu úkolu.

Jakmile se proto na scéně objevily laserové trackery, zákazníci začali své měřicí techniky pro rozměrné díly rychle přizpůsobovat. Tyto úlohy dosud často vyžadovaly dvě osoby: jednu, která fyzicky prováděla měření, a druhou u počítače, která obsluhovala měřicí software pro vyvolání funkcí a řešení otázek. K dalším častým úpravám patřilo přesměrování obrazovky počítače na velký monitor, projekční plátno nebo prázdnou stěnu, což personálu poskytlo lepší vizuální náhled.

I když tato prvotní řešení představovala zlepšení, nebyla dokonalá. Potřeba dvou osob zdvojnásobuje náklady na lidskou sílu vykonávající měřicí úkoly. Nemluvě o tom, že udržování potřebného očního kontaktu s pevnou obrazovkou během pohybu ve velké sestavě je velmi obtížné.

Evoluce vylepšování

Naštěstí se objevily dvě technologie, které umožnily personálu vykonávajícímu 3D měření rozměrných dílů výrazně zvýšit produktivitu při plnění měřících úloh.

První technologií bylo promítání: konkrétně laserové projektory, které promítají 3D obrysy pomocí laserových paprsků, a plošné projektory, které promítají obrazy. Oba typy projektorů umí promítnout naváděcí geometrii a výsledky měření na povrch měřených dílů, čímž usnadňují provádění sekvencí měření a analýzu výsledků měření.

Nicméně použití projektorů může být někdy obtížné a limitující. Potíže přináší správné umístění projektoru do souřadnicového systému měřeného dílu. Projektor umí dosáhnout pouze na povrchy viditelné z jeho úhlu pohledu, což může vyžadovat přesouvání projektoru z místa na místo nebo zakoupení většího počtu projektorů, pokud chcete efektivně zvládnout velké sestavy. Nově přiřazené úkoly si pak vyžadují nová rozmístění.

Druhou technologií, která zlepšila provádění úkolů při měření rozměrných dílů, byly mobilní telefony. Ty se díky specializovaným aplikacím záhy přeměnily na dálková ovládání. Personál dovedl nejenom zobrazit naváděcí geometrii a výsledky měření na obrazovce mobilního telefonu, ale mohl také snadno přiřadit prvek na obrazovce ke konkrétnímu místu na měřeném dílu, když se nacházel v blízkosti 3D měřicího zařízení s využitím softwaru pro 3D měření, který automaticky přizpůsobil displej poloze 3D měřícího zařízení.

Uživatelé rovněž mohli komunikovat s počítačem na dálku, což v mnoha případech umožnilo provést měření rozměřných dílů jediné osobě.

Kromě toho dálkové ovládání pomocí mobilních telefonů poskytovalo 3D vizuální informace vždy, protože odpadly stínové oblasti vyskytující se u projektorů.Přesto i mobilní telefony mají svá omezení. Mnohým chybí snímače pro měření jejich orientace ve 3D prostoru. Zobrazení na displeji odpovídá úhlu pohledu obsluhy na měřený díl, pouze když se telefon nachází v blízkosti 3D měřícího zařízení. Obsluha musí také telefon během měření stále držet. Ale když například leze po žebříku, potřebuje z důvodu bezpečnosti obě ruce.

Smíšená realita jde o krok dále

Neustále se rozvíjející technologie smíšené reality transformuje postup měření rozměrných součástí. Nabízí přitom stejné výhody jako projektory a dálková ovládání, a zároveň překračuje jejich omezení. Navíc přichází s několika dalšími výkonnými funkcemi.

Ve srovnání s projektory nebo mobilními telefony nabízejí chytré brýle HoloLens 2 od společnosti Microsoft řadu výhod. Mohou:

 

Tyto základní principy chytrých brýlí umožňují rozvoj aplikací smíšené reality propojených s 3D měřicím softwarem za účelem promítání a dálkového ovládání. Stabilní geometrie promítané na měřené díly pomáhají navádět a kontrolovat výsledky měření bez ohledu na polohu obsluhy či případné stínové oblasti. Nepotřebují žádné pevné nastavení. Obsluha může rychle přepínat z jednoho dílu na druhý s využitím instinktivních gest, která slouží k interakci s uživatelským rozhraním. Obsluha má volné ruce a díky tomu je měření bezpečnější.

Snímače zařízení pro smíšenou realitu také zpřístupňují hlavní inovace, které nejsou dostupné u projektorů nebo dálkových ovladačů. Přesměrování ztraceného paprsku laserového trackeru na obsluhu je naprosto snadné, jelikož jsou vždy známy poloha i úhel pohledu obsluhy. Stejně tak je snadné změnit polohu obsluhy, když je potřeba větší posunutí. K ovládání kurzoru a vytvoření 3D bodu v konkrétní poloze vám stačí hlava a oči. Stejným způsobem vytvoříte i anotaci na barevné mapě, ohlásíte závadu nebo definujete referenční bod pro zarovnání.

Obsluha může také využít ruce k manipulaci s 3D geometrií v rámci souřadnicového systému dílu. Může třeba zarovnávat 3D hologramy, aby zjistila polohu zařízení pro smíšenou realitu vzhledem k dílu, a automaticky pořizovat snímky smíšené reality, které kombinují realitu a hologramy, aby zajistila sledovatelnost ručně prováděných úkonů měření.

Zlepšení metrologických úloh rozměrných dílů o několik tříd

Podívejte se na progresi měření v reálném světě pomocí smíšené reality