Kurzanleitung

Kurzanleitung – Kalibrierung
Kurzanleitung
GOM ATOS I
Erstellt im Rahmen des MB-Projektlabors WS 08/09 M. Maier, I. Seitz, B. Schiefer
Version 2010
Seite I
Kurzanleitung – Kalibrierung
1 Inhaltsverzeichnis
1
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Inhaltsverzeichnis ..........................................................................................II
Vorwort......................................................................................................... 3
Aufbau .......................................................................................................... 3
3.1 Aufbau und Verkabelung der Baugruppen .................................................. 3
3.2 Laptop..................................................................................................... 3
3.3 Dongel .................................................................................................... 4
3.4 Steuergerät ............................................................................................. 4
3.5 Verkabelung der Bauteile .......................................................................... 5
Vorbereitungen zur Messung .......................................................................... 7
4.1 Messobjekt vorbereiten ............................................................................ 7
4.2 Referenzpunkte aufbringen ....................................................................... 8
4.3 Mattieren der Oberfläche .......................................................................... 9
Messvorgang ............................................................................................... 10
5.1 Neues Projekt anlegen............................................................................ 11
5.2 Start der Messung .................................................................................. 12
5.3 Ausrichten der Kamera ........................................................................... 13
5.4 Messung ................................................................................................ 14
Kalibrierung................................................................................................. 16
6.1 Wann muss kalibriert werden? ................................................................ 16
6.2 Kalibrierobjektauswahl............................................................................ 17
6.3 Behandlung von Kalibrierobjekten ........................................................... 17
6.4 Voraussetzungen.................................................................................... 17
6.5 Kalibriervorgang ..................................................................................... 18
6.5.1 Software zum Kalibrieren starten ...................................................... 18
6.5.2 Kalibrierobjektpositionierung ............................................................. 20
6.6 Kalibrierergebnisse ................................................................................. 21
Bearbeitung mit Software ............................................................................. 22
7.1 Polygonisieren mit Assistent.................................................................... 23
7.2 Löcher füllen .......................................................................................... 25
7.2.1 Wann sollten Löcher gefüllt werden? ................................................. 25
7.2.2 Vorgehen beim Löcher füllen ............................................................ 25
7.3 Netz glätten ........................................................................................... 27
7.3.1 Wann ist das Glätten eines Netzes erforderlich? ................................. 27
7.3.2 Glättungsvorgang............................................................................. 27
Inspektion ................................................................................................... 30
8.1 Abstände messen ................................................................................... 30
8.2 Vergleich mit CAD-Daten ........................................................................ 31
8.3 Koordinatensystem zuweisen .................................................................. 31
8.3.1 Vorgehensweise bei der Koordinatensystem-Zuweisung ..................... 32
8.3.2 Import von CAD-Daten ..................................................................... 34
8.3.3 Auswertung Flächenabweichung ....................................................... 36
Export von Daten in andere Formate ............................................................ 37
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2 Vorwort
Der 3D-Scanner ist ein hochempfindliches Messgerät. Auf Erschütterungen während
der Messung reagiert er äußerst empfindlich mit Messfehlern. Zur Höhenverstellung
bitte nur in Mitte der Ständersäule anpacken, nicht am 3D-Scanner.
Diese Kurzanleitung kann nicht die offizielle Bedienungsanleitung des Herstellers
ersetzen. Sie ist viel mehr als eine Unterstützung bei „Standard“-Messungen gedacht.
Bei speziellen Fragen nutzen Sie bitte die offizielle Bedienungsanleitung von GOM
oder wenden sich an geschultes Personal (Herrn Kolb, Studiengang Maschinenbau).
3 Aufbau
Die Messeinrichtung besteht aus drei Baugruppen:
- Laptop
- Steuergerät
- 3D-Scanner
Diese stehen miteinander im Datenaustausch und müssen hierfür zuerst aufgebaut
und miteinander verbunden werden.
3.1 Aufbau und Verkabelung der Baugruppen
3.2 Laptop
Die hier aufgelisteten Geräte befinden sich alle in der vorderen großen Tasche der
Laptop-Tragetasche.
•
•
•
•
Für die Stromversorgung den Laptop mit dem Netzkabel (und dem Umformer
dazwischen) an der Steckdose anschließen
Die Maus an einem USB-Anschluss anschließen
Den Dongel (Abb. 1) an einem USB-Anschluss anschließen
Die Netzwerkkarte (PCMCIA-Adapter) einstecken
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Abb. 1 Laptop Draufsicht
3.3 Dongel
Der Dongel lässt sich durch Drücken auf das schwarze Plastikteil herausziehen.
Abb. 2 Dongel
3.4 Steuergerät
Für die Stromversorgung das Steuergerät mit dem Netzkabel und der Steckdose
anschließen. Das Netzkabel hierfür befindet sich im Trolley.
Abb. 3 Steuergerät
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3.5 Verkabelung der Bauteile
Hierfür befindet sich im Trolley das Kabelpaket, mit dem alle drei Bauteile (3DScanner, Steuergerät und Laptop) miteinander verbunden werden.
Abb. 4 Trolley Draufsicht
Den 3D-Scanner um 90°, wie in Abb. 5 zu sehen, nach unten schwenken. Dadurch
wird sichergestellt, dass dem 3D-Scanner genügend Kabelweglänge zur Verfügung
steht, um im Betrieb unproblematisch verstellt werden zu können.
Abb. 5 3D-Scanner Seitenansicht
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Das Kabelpaket wird nun auf den Querarm des Stativs gelegt und mit den beiden
Klettverschlüssen, wie in Abb. 6 zu sehen, befestigt. Diesen Schritt unbedingt
beachten, da die Klettverschlüsse als Zugentlastung für die Anschlüsse dienen. Bei
der Verlegung des Kabelpaketes ist darauf zu achten, dass dieses Anschlussende des
Kabelpaketes zum 3D-Scanner weist, welches die passenden Anschlüsse für das
jeweils anzuschließende Gerät hat. Ein Betrachten der beiden runden metallischen
Anschlussstecker lässt dies schnell erkennen.
Abb. 6 Kabelbefestigung Stativ
Sämtliche Stecker des Kabelpaketes werden gemäß Abb. 7 angeschlossen. Die Pfade
gelb und pink sind die Kameraanschlüsse. Hier ist auf die Markierung L und R zu
achten. Diese befindet sich jeweils an den Geräten und den Kabeln und darf beim
Anschließen nicht vertauscht werden. Das Netzwerkkabel (blau ) wird wie in Abb. 8
über ein Zwischenelement, das Ethernet, als USB angeschlossen. Dieser
Ethernetanschluss ist in der Laptop-Tragetasche zu finden.
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Abb. 7 Verkabelung
Abb. 8 Ethernetanschluss
4 Vorbereitungen zur Messung
4.1 Messobjekt vorbereiten
Je sorgfältiger die Vorbereitungen am Messobjekt durchgeführt werden, desto
wirkungsvoller ist der Messvorgang. Es vereinfacht sich das Aufnehmen von Bildern
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und das Nachbessern der 3D-Aufnahme. Das Messergebnis wird insgesamt besser
bei zugleich weniger Messabweichung und ist in kürzerer Zeit erstellt.
Es werden zuerst die Referenzpunkte auf das Messobjekt aufgebracht und dann die
gesamte Oberfläche mit einem speziellen Spray mattiert. Die ebenfalls übersprühten
Referenzpunkte werden mit Wattestäbchen wieder sichtbar getupft.
Alle hier benötigten Mittel befinden sich im Trolley.
Für den 3D-Scanner sind von GOM drei Messvolumina (klein, mittel, groß) erhältlich.
Die HS Heilbronn hat davon das kleine und mittlere Messvolumen. Diese werden der
Einfachheit halber im Folgenden als klein und groß bezeichnet. Gleiches gilt für die
Referenzpunkte.
4.2 Referenzpunkte aufbringen
Zur Auswahl stehen zwei Größen von Referenzpunkten. Welche verwendet werden,
hängt vom Messvolumen (Kameraobjektive) ab. Bei kleinem Messvolumen werden
die kleinen Referenzpunkte und bei großem die großen Referenzpunkte verwendet.
Sollte für die Messaufgabe ein anderes Messvolumen benötigt werden als bereits
verbaut ist, bitte wie eingangs beschrieben sich an das Fachpersonal wenden.
Abb. 9 Messpunkte
Eine Pinzette erleichtert das Aufbringen.
Für das Anbringen der Referenzpunkte gelten nachstehende Grundsätze:
-
möglichst auf ebenen oder nur leicht gewölbten Flächen verteilen
entsprechenden Abstand zu Kanten halten
sie sollten aus allen Ansichten sichtbar und im Messvolumen gut verteilt in
Länge, Breite und Höhe auftreten
Die Anzahl der Referenzpunkte im Messvolumen ist so zu wählen, dass bei
nachfolgenden Einzelmessungen immer deutlich mehr als drei Referenzpunkte
vorangegangener Messungen erfasst werden.
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4.3 Mattieren der Oberfläche
Die optimale Scan-Oberfläche ist hell und matt.
Ist dies bereits der Fall, kann dieser Schritt Mattieren der Oberfläche ausgelassen
werden.
Weist das Messobjekt einen starken Glanz auf und reflektiert das Licht des 3DScanners zu sehr, muss mit dem beigelegten Mattierspray das Messobjekt mattiert
werden. Für das Besprühen ist darauf zu achten, dass nur so viel wie nötig
aufgetragen wird. Je dicker die Lackschicht, desto größer die Messabweichung.
Nach dem Besprühen sind die Referenzpunkte mit Wattestäbchen abzutupfen, um sie
sichtbar zu machen. Eine umgekehrte Reihenfolge, zuerst Messobjekt besprühen und
dann Referenzpunkte aufkleben, würde nicht funktionieren. Die Referenzpunkte
bleiben an der Lackschicht nicht haften.
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5 Messvorgang
-
Das Messobjekt nach Möglichkeit auf einen matt schwarzen Untergrund
stellen.
Abdeckkappen am 3D-Scanner für die beiden Kameras und die mittig
befindliche Beleuchtung abnehmen.
Laptop und Steuergerät anschalten.
Benutzer und Passwort eingeben
Benutzer: User
Passwort: User
Nachdem der Laptop hochgefahren ist, erscheint folgendes Bild:
Abb. 10 Desktop des Laptops
Hier ist linksgerichtet in der unteren Menüleiste das GOM-Programm ATOS, ATOS
3D-Digitizing durch Klicken auf das Icon
zu starten.
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5.1 Neues Projekt anlegen.
Datei -> Neues Projekt
Es öffnet sich ein Dialogfenster wie in Abb. 11 zu sehen. Unter Verzeichnis kann der
Speicherort und unter Name der Dateiname festgelegt werden. Ist dies eingegeben,
auf Weiter klicken.
Abb. 11 Fenster Neues Projekt - Speicherort
Als nächster Schritt sind eine Reihe von Angaben für die Dokumentation zu machen.
Diese Angaben sind nicht zwingend zu machen. Auf Weiter klicken.
Abb. 12 Fenster Neues Projekt – Allg. Angaben
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Angaben zu Referenzpunkten.
Hier muss die Farbe und Größe der verwendeten Referenzpunkte angegeben
werden.
Abb. 13 Fenster Neues Projekt – Ref.-Punkte
Das Feld Ellipsenqualität wird in der Regel auf dem hier gezeigten Wert belassen. Die
Ellipsenqualität gibt an, wie viele Pixel für die automatische Erkennung eines
Referenzpunktes nötig sind. Dies soll in Abb. 14 verdeutlicht werden.
Abb. 14 Ellipsenqualität
Links ist eine Messaufnahme zu sehen, bei der der Referenzpunkt fast frontal
aufgenommen wurde. Das weiße Feld zeigt im Durchmesser genügend Pixel zur
automatischen Erkennung. Rechts im Bild ist eine Messaufnahme zu sehen, bei der
der Referenzpunkt schräg aufgenommen ist. Der Referenzpunkt weist nicht
genügend Pixel im Durchmesser auf. Der 3D-Scanner kann diesen Punkt nicht
automatisch erkennen.
Anschließend auf Abschließen klicken.
5.2 Start der Messung
In der oberen Menüleiste finden sich vier Icons. Hier wird auf das Icon Start/Stop
Messung geklickt. Verdeutlicht ist dies in Abb. 15.
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Abb. 15 Start / Stop Messung
5.3 Ausrichten der Kamera
Rechts unten im Bildschirm ist das Messobjekt zu sehen, wie es die beiden Kameras
sehen. Das linke Bild ist aus Sicht der linken Kamera, das rechte Bild aus Sicht der
rechten. Referenzpunkte werden als grüne Kreuze angezeigt.
Generell ist darauf zu achten, dass möglichst viele Referenzpunkte in der ersten
Messung erfasst werden. So können weitere Messungen gut in die erste
transformiert werden. Als Messstrategie hat sich als gut erwiesen:
-
eine Aufnahme von oben
sechs bis acht Aufnahmen unter einem Winkel von 45° bis 60° um das
Messobjekt herum
Für alle Messstrategien gilt:
-
-
Referenzpunkte müssen von beiden Kameras aus im Messvolumen erfassbar
sein.
Pro Einzelmessung müssen mindestens drei vom ATOS-System bereits
erkannte Referenzpunkte aus vorangegangenen Messungen mit erfasst
werden. Für optimale Messergebnisse werden vier oder mehr Referenzpunkte
benötigt, die nicht auf einer Linie liegen und idealerweise räumlich gut verteilt
auftreten.
Die Überlappungsbereiche der einzelnen Messungen müssen ausreichend groß
sein. Hierdurch wird die Messabweichung gering gehalten.
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Abb. 16 Überlappungsbereich
Werden vom 3D-Scanner keine Referenzpunkte gefunden. muss eine andere
Kamerastellung gewählt werden. Finden sich mehrmals keine Referenzpunkte, so
muss der 3D-Scanner kalibriert werden. Hierfür finden sich im Kapitel 6 Kalibrierung
(Seite 16) Erläuterungen zum Vorgehen.
5.4 Messung
Links unten im Bildschirm befinden sich zwei Buttons.
Abb. 17 Detailansicht Messfenster
Mit dem linken Button
kann die Beleuchtung ein- und ausgeschalten werden.
Zu empfehlen, wenn eine Messpause gemacht wird.
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Mit dem rechten Button
wird die Messung gestartet.
In Abb. 18 ist der Bildschirm nach einer solchen Messaufnahme zu sehen.
Abb. 18 Fenster Messaufnahme
Die durch die Messung erfassten Referenzpunkte werden nun grün nummeriert
angezeigt. Rechts oben ist ein Koordinatenfeld zu sehen. In ihm sind die erfassten
Flächen des Messobjektes zu sehen. Hier lässt sich durch Drehen und Zoomen
erkennen, an welchen Stellen zusätzliche Messaufnahmen erstellt werden müssen.
Die drei wichtigsten Funktionen mit der Maus sind:
-
linke Maustaste gedrückt halten, Bild wird gedreht
rechte Maustaste gedrückt halten, Bild wird verschoben
das Scrollrad ist die Zoomfunktion.
Für weitere Funktionen der Maus wird auf die Bedienungsanleitung Kapitel A S.10
verwiesen.
Im Koordinatenfeld ist das Messvolumen mit grünen Linien umrandet. Es ist darauf
zu achten, dass die Fokusebene im Messobjekt liegt. Dann erscheint sie grün. Liegt
sie außerhalb, ist die Fokusebene rötlich.
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Abb. 19 Fokusebene rot
In Abb. 19 ist die rötliche Fläche zu sehen. Es ist zu erkennen, dass der 3D-Scanner
zu weit vom Messobjekt weg ist. Die Fokusebene muss in das Messobjekt gelegt
werden.
Abb. 20 Fokusebene grün
In dieser Abb. 20 ist der 3D-Scanner nun näher zum Messobjekt verschoben. Die
grüne Fläche signalisiert, dass das Messobjekt innerhalb des Messvolumen liegt.
6 Kalibrierung
6.1 Wann muss kalibriert werden?
•
Bevor zum ersten Mal gemessen werden kann, muss kalibriert werden.
•
Wenn die Einstellungen der Kameraobjektive zueinander verändert werden
•
Wenn das System eine mögliche Dekalibrierung meldet, sollten Sie auch
erneut kalibrieren.
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6.2 Kalibrierobjektauswahl
Welches Kalibrierobjekt zu verwenden ist, hängt vom Messvolumen ab, das Sie
benutzen möchten.
Achtung! In dieser Kurzanleitung wird ausschließlich der Kalibriervorgang für das
mittlere Messvolumen beschrieben, da sich dieses Messvolumen für die meisten
Anwendungen als das am besten geeignete erwiesen hat.
Das heißt, wir verwenden die große Kalibrierplatte beim Kalibriervorgang.
6.3 Behandlung von Kalibrierobjekten
Die Kalibrierobjekte sind sorgfältig zu behandeln und vor Verschmutzung und
Verkratzen zu schützen. Achten Sie darauf, die Oberfläche des Kalibrierobjekts
möglichst nicht zu berühren. Verstauen Sie die Kalibrierplatte nach jedem Gebrauch
an dafür vorgesehenen Stellen.
Abb. 21 Große Kalibrierplatte
6.4 Voraussetzungen
Es ist zu empfehlen, den Sensorkopf ca. 15 bis 20 Minuten warmlaufen zu lassen
(Kamera und Projektor an), damit die Kalibrierung unter Betriebsbedingungen
stattfindet.
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6.5 Kalibriervorgang
6.5.1 Software zum Kalibrieren starten
Für den Kalibriervorgang müssen Sie in der Software den Menüpunkt
Siehe Abb. 22.
öffnen.
Abb. 22 Menüpunkt Kalibrieren
Daraufhin öffnet sich das Fenster (Abb. 23) in dem Sie das Kalibrierobjekt auswählen
können. Klicken Sie hier auf das mittlere wie in Abb. 23 zu sehen ist. Anschließend
bestätigen Sie mit der Schaltfläche Weiter.
Abb. 23 Auswahl Kalibrierobjekt
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Im nächsten Fenster können Sie die Brennweite der Kamera und die Temperatur der
Messumgebung eintragen. In der Regel sind hier schon die richtigen Werte
voreingestellt, so dass Sie nur auf die Schaltfläche Weiter klicken müssen.
Abb. 24 Eingabefeld Brennweite / Temperatur
Abschließend werden nochmals alle eingestellten Parameter in einem Fenster zur
Kontrolle dargestellt (Abb. 25). Wenn alles korrekt eingestellt ist, bestätigen Sie mit
der Schaltfläche Abschließen. Um Änderungen vorzunehmen, klicken Sie auf die
Schaltfläche Zurück.
Abb. 25 Übersicht der Kalibrierparameter
Nun startet der eigentliche Kalibriervorgang. Hierbei folgen Sie einfach den
Anweisungen der Software am linken Rand des Fensters.
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Abb. 26 Startfenster Kalibriervorgang
6.5.2 Kalibrierobjektpositionierung
Platzieren Sie das Kalibrierobjekt in der Mitte des Messfeldes, so dass auf dem
Bildschirm die senkrechte rote Linie des Fadenkreuzes und die senkrechte schwarze
Linie des projizierten Kreuzes übereinstimmen. Folgen Sie dann den Anweisungen in
der Software.
Um das gesamte Messvolumen zu erfassen, müssen Sie während der Kalibrierung
den Sensor bewegen, wenn Sie die Software dazu auffordert.
Dafür gilt folgende Faustregel: Der Sensor sollte um 1/3 der Messvolumenhöhe näher
an das Objekt bewegt werden und um ½ der Messvolumenhöhe weiter weg – jeweils
ausgehend von der Mitte des Messvolumens.
Für das mittlere Messvolumen heißt das:
Zu Beginn der Kalibrierung steht der Sensor in einem Abstand von 65 cm zum
Objekt.
Bei der Aufforderung näher zum Objekt : Bewegen Sie den Sensor auf einen
Abstand von 58 cm.
Bei der Aufforderung w eiter w eg : Bewegen Sie den Sensor auf einen Abstand von
75.cm.
Der Abstand wird immer zwischen Projektorunterkante und Kalibrierobjekt gemessen
(siehe Abb. 27).
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Abb. 27 Abstandsmessung
6.6 Kalibrierergebnisse
Am Ende des Kalibriervorgangs werden Ihnen die Kalibrierergebnisse angezeigt.
Für eine gute Kalibrierung muss die Kalibrierabweichung zwischen 0,01 und 0,04
Pixel sein.
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Abb. 28 Kalibrierergebnisse
7 Bearbeitung mit Software
Um aus den Messdaten verwertbare Daten zu erhalten, ist es unumgänglich, die
Messdaten mit der Software zu bearbeiten. Dazu sind in der Regel die nachfolgenden
Schritte durchzuführen.
Zunächst ist es erforderlich, in den Auswertemodus zu wechseln.
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Abb. 29 Anwahl Auswertemodus
7.1 Polygonisieren mit Assistent
Der Assistent zur vollständigen Polygonisierung fasst alle für eine Polygonisierung
notwendigen Schritte zusammen (Polygonisieren, Feinausrichten, Fehler eliminieren,
Referenzpunkte füllen, Glätten, Ausdünnen). Dabei können Sie einige Parameter
ändern, in der Regel sind aber die Standardeinstellungen vollkommen ausreichend.
Der Assistent schließt die Projektdatei und öffnet die polygonisierten Daten im
Auswertemodus.
Die zu polygonisierenden Flächen müssen in der 3D-Ansicht selektiert werden. Dazu
klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das zu selektierende Projekt in der Liste
am linken Rand des Fensters und wählen dann Element in 3D selektieren (siehe
Abb. 30).
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Abb. 30 Element in 3D selektieren
Um nun die eigentliche Polygonisierung durchzuführen, wählen Sie in der Menüleiste
Projekt -> Vollständige Polygonisierung. Siehe Abb. 31.
Abb. 31 Anwahl Vollständige Polygonisierung
Im nun geöffneten Fenster wählen Sie Verzeichnis und Dateinamen aus, unter dem
das polygonisierte Messobjekt gespeichert werden soll.
Unter Parameter kann die Genauigkeit der Polygonisierung eingestellt werden.
Wichtig: Wenn kein neuer Dateiname ausgewählt wird, wird die alte Datei
überschrieben!
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Abb. 32 Parameter der Polygonisierung
In der Regel ist nach der Polygonisierung kein weiteres Bearbeiten (Löcher füllen,
Netz glätten) mehr erforderlich.
7.2 Löcher füllen
7.2.1 Wann sollten Löcher gefüllt werden?
Mitunter passiert es, dass beim Digitalisieren nicht alle Flächen komplett erfasst
werden, z. B. weil eine kleine Fläche durch ein Detail des Messobjekts verdeckt war.
Die fehlenden Daten verursachen ein Loch im Polygonnetz. Ist dieser Bereich für die
Messaufgabe nicht so wichtig, dass er ein erneutes Digitalisieren der fehlenden
Bereiche erfordert, können Sie dieses Loch mit Hilfe der Software füllen.
Ein weiterer Anwendungsbereich für die Funktion zum Löcher füllen ist z.B., dass Sie
ein Loch absichtlich erzeugen, indem Sie fehlerhafte Stellen in den Messdaten (z. B.
erfasste Unebenheiten auf dem Messobjekt) ausschneiden und diese anschließend
wieder füllen.
7.2.2 Vorgehen beim Löcher füllen
Um die Funktion „Interaktives Füllen von Löchern“ zu aktivieren, wählen Sie in der
Menüleiste: Netze -> Löcher füllen -> Interaktives Füllen von Löchern.
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Kurzanleitung – Kalibrierung
Abb. 33 Anwahl Interaktives Füllen von Löchern
Um Löcher zu füllen, klicken Sie mit gehaltener Strg-Taste in die Nähe eines zu
füllendes Loches. Dadurch wird eine dunkelgraue Fläche über das Loch gelegt, wie in
Abb. 34 zu sehen ist. Anschließend bestätigen Sie das Füllen mit der Schaltfläche
Anwenden. Diesen Vorgang wiederholen Sie, bis alle Löcher gefüllt sind und beenden
dann mit der Schaltfläche Schließen.
Abb. 34 Parameter - Interaktives Füllen von Löchern
In die Nähe des Loches klicken – Strg halten mit Anwenden bestätigen.
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7.3 Netz glätten
7.3.1 Wann ist das Glätten eines Netzes erforderlich?
Wenn Sie die automatische Polygonisierung mit den Standardwerten verwenden,
wird das Netz bereits sinnvoll geglättet und so vorhandenes Rauschen eliminiert.
Ein zusätzliches Glätten im Auswertemodus ist nur dann erforderlich, wenn die
Messdaten für besondere Zwecke verwendet werden sollen, in denen ein noch
glatteres Netz von Vorteil ist.
Hinweis: Zu starkes Glätten verändert die Messdaten in Teilbereichen! Je nach
Anwendung ist zu entscheiden, ob starkes Glätten die gewünschten Zieldaten positiv
beeinflusst.
Abb. 35 Vergleich nach Glätten
7.3.2 Glättungsvorgang
Beim Glätten werden die Punkte so verschoben, dass sie sich besser in die
Umgebung einfügen und diese dadurch glatter erscheint. Je größer die Umgebung
ist, desto glatter wird das Polygonnetz. Die Software berechnet dazu eine
„Durchschnittsfläche“ durch die Punkte in der Umgebung und verschiebt den zu
glättenden Punkt auf diese Fläche. Die Aufgabe beim Glätten besteht darin, eine
Glättungsintensität zu wählen, die das Punktrauschen eliminiert, kleine Objektdetails,
die für den Anwender wichtig sind, aber erhält. Außerdem sollten Kanten nicht
verrundet werden.
Grundsätzlich wird ein Punkt nur dann auf die Durchschnittsfläche verschoben, wenn
die Distanz der Durchschnittsfläche zum ursprünglichen Polygonnetz kleiner als die
eingestellte Oberflächentoleranz ist.
Um die Glättung zu starten, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die zu
glättende Fläche und wählen dann Auf Oberfläche selektieren (siehe Abb. 36).
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Kurzanleitung – Kalibrierung
Abb. 36 Anwahl Netzglätten
Abb. 37 Bereich zum Glätten selektieren
Durch Klicken kann ein Bereich aufgezogen werden, der selektiert werden soll.
Schließen mit Rechtsklick. Selektierter Bereich erscheint nach Abschluss in rot.
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Abb. 38 Ansicht selektierter Bereich
Die Netzglättung starten Sie durch Klicken auf Netze -> Netz glätten in der
Menüleiste.
Abb. 39 Ansicht geglätteter Bereich
Durch Klicken mit der Strg-Taste in die Nähe des selektierten Bereichs wird die
Oberflächengenauigkeit des entsprechenden Punktes aufgenommen und für den
selektierten Bereich übernommen.
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8 Inspektion
Zunächst ist es erforderlich, in den Auswertemodus zu wechseln.
Abb. 40 Anwahl Auswertemodus
Der Menüpunkt Inspektion beinhaltet alle Softwarefunktionen, um Abweichungen von
Flächen und Linien der Messdaten zu den entsprechenden Flächen und Linien der
CAD-Daten bzw. zu Geometrieelementen zu ermitteln und zu dokumentieren. Das
bedeutet, dass von jedem Punkt der Messdaten aus der kürzeste orthogonale
Abstand zu der Fläche bzw. Linie des CAD-Modells berechnet wird.
8.1 Abstände messen
Mit Hilfe des Menüs Abstände (Auswertemodus → Maße → Abstände → …) sind Sie
in der Lage, einfache Abstandsmessungen durchzuführen und mit Fähnchen zu
dokumentieren.
Beispiel für den Punkt-zu-Punkt-Abstand:
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Kurzanleitung – Kalibrierung
Abb. 41 Punkt-Punkt-Abstand
Die Punkte können durch Halten der Strg-Taste selektiert werden. Die Richtung
bestimmt die parallele Achse zur Messung, wodurch eine orthogonale Messung der
Punkte sichergestellt werden kann. Durch Erzeugen können Sie das Maß fest in die
Ansicht integrieren. Das Maß kann anschließend frei im Raum angeordnet werden.
8.2 Vergleich mit CAD-Daten
Eine der einfachsten Inspektionsmethoden ist das Vergleichen von Polygonnetzen mit
CAD-Daten. Die optische Darstellung der Abweichungen erfolgt mit farbigen
Abweichungsplots, d.h. jeder Polygonpunkt der Messdaten wird entsprechend seiner
Abweichung zu den CAD-Daten eingefärbt.
8.3 Koordinatensystem zuweisen
Voraussetzung für einen erfolgreichen CAD-Vergleich ist die Übereinstimmung der
Ursprungskoordinatensysteme, d.h. das Koordinatensystem des gescannten Objekts
muss dem des CAD-Objekts angepasst werden.
Das Koordinatensystem in ATOS ergibt sich zunächst rein zufällig. Damit die Daten
zur Durchführung von Inspektionsaufgaben weiterverwendet werden können,
müssen sie in ein definiertes Koordinatensystem transformiert werden.
Abb. 42 Koordinatensystem zuweisen
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Kurzanleitung – Kalibrierung
Um ein Koordinatensystem in einen definierten Zustand zu bringen, müssen einige
Referenzpunkte in ihren Soll-Koordinaten bekannt sein. In der Regel zeigt die ZAchse nach oben, die X-Achse nach hinten und die Y-Achse nach rechts. Richten Sie
sich hier jedoch nach dem Koordinatensystem des CAD-Objekts, mit dem Sie ihre
Messung vergleichen möchten.
8.3.1 Vorgehensweise bei der Koordinatensystem-Zuweisung
Die Zuweisung erfolgt anhand der 3-2-1 Transformation, die wie folgt geöffnet wird.
Abb. 43 3-2-1 Transformation anwählen
3-2-1 bedeutet, dass drei 3D-Punkte (Z1, Z2, Z3, möglichst weit auseinander und
nicht in einer Linie liegend) eine Ebene beschreiben, weitere zwei 3D-Punkte
beschreiben eine Linie (Y1, Y2, in X-Achsenrichtung möglichst weit auseinander
liegend) und einen 3D-Punkt (X). Die Transformationsmethode ZZZ-YY-X bedeutet
also folgendes:
Drei Z-Punkte (Z1, Z2, Z3, rote Ebene) definieren die Z-Ebene. Die weiteren beiden
Y-Punkte (Y1, Y2, blaue Ebene) definieren die Y-Ebene. Der X-Punkt (X, grüne
Ebene) definiert nun die X-Ebene. Im Kreuzungspunkt der Ebenen liegt der Nullpunkt
des Koordinatensystems. Die Zusammenhänge sind im nachfolgenden Bild
verdeutlicht.
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Kurzanleitung – Kalibrierung
Abb. 44 Definition des Koordinatensystems
Abb. 45 3-2-1 Transformation geöffnet
Durch Klicken in die entsprechenden Felder Koordinatenpunkte (Z1, Z2, Z3…) können
Sie durch Halten der Strg-Taste die Punkte auf der entsprechenden Ebene des
Messobjekts auswählen.
In der unteren linken Ecke befindet sich der Kompass, der Ihnen Informationen über
die Ausrichtung des aktuellen Koordinatensystems anzeigt.
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Kurzanleitung – Kalibrierung
8.3.2 Import von CAD-Daten
Nachdem Sie das Koordinatensystem Ihres Messobjekts auf das Koordinatensystem
des zu vergleichenden CAD-Objekts ausgerichtet haben, können Sie nun CAD-Daten
einlesen.
Abb. 46 CAD-Daten einlesen
Abb. 47 CAD-Daten einlesen
Unter Dateiname haben Sie die Möglichkeit, Ihr entsprechendes CAD - Projekt
auszuwählen.
Eine der einfachsten Inspektionsmethoden ist das Vergleichen von Polygonnetzen mit
CAD-Daten. Die optische Darstellung der Abweichungen erfolgt mit farbigen
Abweichungsplots, d.h. jeder Polygonpunkt der Messdaten wird entsprechend seiner
Abweichung zu den CAD-Daten eingefärbt.
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Kurzanleitung – Kalibrierung
Abb. 48 CAD - Daten einlesen
Zuerst öffnet sich ein Fenster, in dem Sie die Möglichkeit haben, die
Darstellungsgenauigkeit Ihres CAD-Objekts zu manipulieren. Diese bereits
eingestellten Werte haben sich in vorausgehenden Messungen jedoch als sehr gut
bestätigt und sollten nicht verändert werden. Im nächsten Fenster wird durch
Abschließen das CAD-Objekt geladen.
Sollten das Messobjekt und das geladene CAD-Objekt nicht exakt übereinander
liegen, ist es zu empfehlen, die 3-2-1 Transformation bzw. die Zuweisung des
Messobjekt-Koordinatensystems noch mal zu überprüfen.
Abb. 49 Nach dem Einlesen der CAD-Daten
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Kurzanleitung – Kalibrierung
8.3.3 Auswertung Flächenabweichung
Bei einer Flächenabweichung wird die in der 3D-Ansicht selektierte Fläche oder der
gesamte Körper des Messobjekts mit den dazugehörigen CAD-Daten verglichen.
Hierfür muss das Referenzteil (das Objekt, mit dem das Messobjekt verglichen
werden soll) als Referenz markiert sein. Dies ist durch das rote Schloss erkennbar.
Durch Inspektion → Flächenabweichung → Abweichung zum Referenzteil kann der
selektierte Körper oder Fläche verglichen werden und wird farblich dargestellt.
Abb. 50 Anwahl zur Darstellung der Flächenabweichung
Hier kann die maximal anzuzeigende Abweichung des Referenzobjekts zum
Messobjekt eingestellt werden. In der Regel reichen hier maximal 2 mm aus (wenn
größere Abweichungen bekannt sind, muss dieser Wert erhöht werden).
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Kurzanleitung – Kalibrierung
Abb. 51 Darstellung der Flächenabweichung
Auf der rechten Seite befindet sich eine Farbskala, die Informationen über die
Abweichung der Objekte anzeigt. Durch Doppelklick auf die jeweiligen Werte kann
die Skalierung der Farbskala geändert werden.
9 Export von Daten in andere Formate
(Punktewolke)
Sie können Daten für verschiedene Anwendungen exportieren. Häufig werden
Polygonnetze zur Weiterverarbeitung in anderen Systemen im STL- Format
exportiert. STL ist ein Format für Polygondaten und unterstützt auch farbige
Polygonisierungen.
Wenn Sie einen ST-Export vornehmen, verwenden Sie die Standardparamter und
speichern Sie die Exportdatei in ein spezielles Verzeichnis.
Ungefähr 10.000 Punkte eines Polygonnetzes ergeben ca. 1 MB an STL- Daten.
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Kurzanleitung – Kalibrierung
Abb. 52 Anwahl Daten-Export
Abb. 53 Anwahl Daten-Export
In dem Fenster Export STL können Sie das gewünschte Verzeichnis auswählen, in
dem die exportierten Daten abgespeichert werden sollen.
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