Macchine CMM vs. scanner 3D: quale strumento regna sovrano?

Nel mondo della misurazione di precisione e del controllo qualità, gli strumenti che scegliamo possono avere un impatto significativo sui nostri processi produttivi e sui risultati. Due delle tecnologie più utilizzate in questo campo sono le macchine di misura a coordinate (CMM) e gli scanner 3D. Sebbene entrambe svolgano lo scopo fondamentale di valutare le dimensioni e le geometrie dei componenti, differiscono fondamentalmente nelle metodologie, nelle applicazioni e nei risultati. Questo blog esplorerà le principali differenze tra Macchine CMM e scanner 3D, e spiegare perché il nostro Seal Lo scanner 3D supera le prestazioni delle CMM tradizionali.

 

 

Comprensione delle macchine CMM

Una macchina di misura a coordinate (CMM) è un dispositivo che misura la geometria di oggetti fisici rilevando punti discreti sulla superficie dell'oggetto con una sonda. Vari tipi di sonde vengono utilizzati in Macchine CMMI più comuni sono i sensori meccanici e laser, sebbene esistano anche sensori ottici e a luce bianca. A seconda della macchina, la posizione della sonda può essere controllata manualmente da un operatore o tramite computer. Macchine CMM (macchina di misura a coordinate) specifica la posizione di una sonda in termini di spostamento da una posizione di riferimento in un sistema di coordinate cartesiane tridimensionale (vale a dire, con assi XYZ).” -- Da Wikipedia

 

 

Capire lo scanner 3D

"La scansione 3D è il processo di analisi di un oggetto o di un ambiente reale per raccogliere dati tridimensionali sulla sua forma e, possibilmente, sul suo aspetto (ad esempio, il colore). I dati raccolti possono quindi essere utilizzati per costruire modelli 3D digitali. La scansione 3D include la tomografia computerizzata industriale, gli scanner 3D a luce strutturata e gli scanner 3D LiDAR che possono essere utilizzati per costruire modelli 3D digitali, senza test distruttivi. -- Da Wikipedia

 

Uno scanner 3D a luce strutturata è un dispositivo utilizzato per catturare la forma tridimensionale di un oggetto proiettando sulla sua superficie motivi luminosi, come griglie o strisce. La deformazione di questi motivi viene registrata da telecamere ed elaborata utilizzando algoritmi specializzati per generare un modello 3D dettagliato.

 

IL Seal Scanner 3D Offre un'eccezionale precisione di 0,01 mm e una risoluzione di 0,05 mm. Con un frame rate di 10 fps e un avanzato tracciamento visivo basato sull'intelligenza artificiale, opera efficacemente entro una distanza di lavoro di 180-280 mm, offrendo flessibilità per diversi ambienti. Le sue versatili capacità di scansione includono un intervallo di acquisizione singolo di 100x75 mm e un intervallo di scansione più ampio di 10-300 mm, mentre una sorgente di luce blu migliora l'acquisizione dei dettagli e riduce le interferenze della luce ambientale, consentendo una facile realizzazione di immagini a colori.

 

 

Tipi di macchine CMM

1. Ponte CMM

Il tipo più diffuso, caratterizzato da una struttura a ponte che consente alla sonda di muoversi lungo tre assi. Questo design è perfetto per la misurazione di componenti di grandi dimensioni e offre un'elevata precisione, rendendolo un punto fermo in molti contesti produttivi.

 

2. CMM a braccio orizzontale

Progettato per componenti di grandi dimensioni, questo modello è comunemente utilizzato nel settore automobilistico. Il design a braccio orizzontale consente un facile accesso e versatilità, consentendo agli operatori di misurare con facilità geometrie complesse.

 

3. CMM portatile

Leggere e adattabili, le CMM portatili sono perfette per le misurazioni in loco. Dotate di funzionalità avanzate di scansione laser, possono raccogliere rapidamente dati da diverse posizioni, il che le rende preziose per le ispezioni sul campo.

 

4. CMM a braccio articolato

Dotate di un design flessibile del braccio, le CMM a braccio articolato garantiscono un'eccezionale manovrabilità. Questa tipologia è ideale per misurazioni complesse in spazi ristretti, come all'interno di assemblaggi complessi o quando si maneggiano componenti delicati.

 

 

Tipi di scanner 3D

1. Scanner a triangolazione laser

Gli scanner a triangolazione laser sono la scelta ideale quando la precisione e il dettaglio superficiale sono fondamentali. La loro elevata risoluzione e accuratezza li rendono ideali per il reverse engineering, il controllo qualità e i flussi di lavoro di produzione in cui la tolleranza dimensionale è fondamentale. Tuttavia, richiedono un'illuminazione controllata e hanno difficoltà con superfici trasparenti o riflettenti, quindi sono ideali per l'utilizzo in ambienti interni e stabili.

 

2. Scanner a luce strutturata

Gli scanner a luce strutturata offrono un eccellente equilibrio tra velocità e precisione. La loro capacità di acquisire rapidamente dati superficiali dettagliati li rende perfetti per la scansione di oggetti come prodotti di consumo, modelli dentali o sculture. Sebbene offrano prestazioni ottimali in ambienti statici e ben illuminati, è necessario tenere conto della loro sensibilità al movimento e alla luce ambientale durante la configurazione.

 

3. Scanner a tempo di volo (ToF)

Gli scanner ToF sono progettati per la scansione di ampi spazi piuttosto che di oggetti con dettagli fini. La loro elevata velocità di acquisizione e le capacità a lungo raggio li rendono ideali per l'architettura, l'ingegneria civile e l'edilizia. Sebbene non abbiano la precisione degli scanner a corto raggio, eccellono nell'acquisizione efficiente di dati su scala di stanza o di edificio.

 

4. Fotogrammetria

La fotogrammetria si distingue per la sua convenienza e la ricchezza di texture. Con una semplice fotocamera digitale e un buon software, gli utenti possono creare modelli fotorealistici di oggetti, scene o paesaggi. Sebbene non raggiunga la precisione geometrica dei sistemi laser o a luce strutturata, eccelle in campi come la conservazione del patrimonio culturale, gli effetti visivi e la modellazione 3D amatoriale.

 

5. Scanner a impulsi laser (LiDAR)

Scanner LiDAR Sono ineguagliabili quando si tratta di scansionare vasti terreni o ambienti complessi come foreste, città o siti industriali. La loro capacità di operare in piena luce solare e di mappare aree inaccessibili li rende essenziali nell'analisi geospaziale, nei veicoli autonomi e nella pianificazione urbana. Sebbene costosi, sono indispensabili per la raccolta di dati 3D su larga scala in esterni.

 

6. Scanner di contatti

Gli scanner a contatto rimangono il gold standard per la metrologia ultraprecisa. Utilizzati principalmente nel controllo qualità industriale e nelle macchine di misura a coordinate (Macchine CMM), offrono una precisione senza pari sondando fisicamente l'oggetto. Tuttavia, la loro bassa velocità e l'incapacità di scansionare oggetti morbidi o delicati li limitano ad applicazioni specifiche, ad alta precisione e su piccola scala.

 

7. Scanner 3D portatili

Gli scanner portatili combinano flessibilità e mobilità, rendendoli ideali per la scansione di punti difficili da raggiungere, soggetti viventi (come gli esseri umani) e oggetti di medie dimensioni. La loro praticità e facilità d'uso li rendono popolari in settori come la medicina, la produzione e le arti creative. Tuttavia, la precisione dipende fortemente dalla tecnica dell'utente e spesso richiede una post-elaborazione.

 

8. Scanner 3D fissi/da tavolo

Gli scanner desktop offrono scansioni di alta qualità di piccoli oggetti in una configurazione compatta e controllata. Spesso utilizzati per gioielli, componenti dentali o piccoli componenti meccanici, questi sistemi sono apprezzati per la loro precisione, automazione e facilità d'uso. Tuttavia, sono limitati agli oggetti che rientrano nel loro volume di scansione e non sono adatti per il lavoro sul campo.

 

 

CMM vs. Scanner 3D (con Seal Esempio di scanner 3D)

Caratteristica	CMM (Macchina di misura a coordinate)	Scanner 3D (generale)	Seal Scanner 3D (esempio)
Metodo di misurazione	Contatto (sondaggio tattile)	Senza contatto (luce, laser o immagini)	Senza contatto (luce blu, illuminazione strutturata)
Precisione	Estremamente elevato (±0,002–0,01 mm)	Da moderato ad alto (±0,03–0,1 mm tipico)	±0,01 millimetri (molto alto per uno scanner portatile)
Risoluzione	Punto a punto; limitato al percorso della sonda	Elevata densità di punti; dati di superficie completi	0,05 millimetri
Velocità	Lento (punto per punto)	Veloce (migliaia di punti al secondo)	10 fps (veloce, efficiente per piccoli oggetti)
Sensibilità superficiale	Insensibile al colore, alla riflettività o alla consistenza	Potrebbe avere difficoltà con superfici lucide/scure/trasparenti	La luce blu + il tracciamento AI migliorano le prestazioni
Cattura della trama	NO	Sì (varia a seconda del modello)	Supporta la consistenza del colore
Meglio per	Parti rigide e di alta precisione	Forme libere, complesse, organiche	Piccoli oggetti colorati e dettagliati
Distanza di lavoro	Posizione della sonda fissa	Varia in base al modello	180–280 millimetri
Volume di cattura	Limitato alle dimensioni del letto della macchina	Varia ampiamente (da mm a metri)	Cattura singola 100×75 mm; intervallo 10–300 mm
Mobilità	Fisso; uso di laboratorio/industriale	Desktop o portatile, a seconda del tipo	Palmare, compatto (254 g, 110×60×35 mm)
Esigenze ambientali	Condizioni di laboratorio stabili ideali	Sensibile alla luce; alcuni modelli funzionano all'aperto	Funziona in ambienti interni, illuminazione stabile migliore
Post-elaborazione	Minimo; spesso diretto al software di ispezione	Richiesto (pulizia della mesh, allineamento, ecc.)	Allineamento semplice con tracciamento visivo AI
Costo	$ 30.000-$ 250.000	$ 100-$ 100.000	$ 359-$ 699

 

 

Conclusione

Negli attuali ambienti di ispezione e progettazione frenetici, entrambi Macchine CMM e gli scanner 3D svolgono ruoli essenziali: le CMM eccellono nelle misurazioni ultra precise basate sul contatto per parti rigide, mentre gli scanner 3D offrono una scansione più veloce, più flessibile e senza contatto. Seal Lo scanner 3D si distingue per la precisione di 0,01 mm, il tracciamento visivo basato sull'intelligenza artificiale e la tecnologia a luce blu, offrendo risultati di livello industriale in un formato compatto e portatile. Per gli utenti che necessitano di velocità, dettaglio e acquisizione del colore in diverse applicazioni, Seal offre una potente alternativa alle CMM tradizionali.