3D-skannerin käyttöönotto ja prosessikuvaus

Abstract

Tässä opinnäytetyössä käsiteltiin yrityksen kesällä 2019 hankkiman Go!Scan 3D -skannerin käyttöönottoa ja prosessikuvausta. Yritys oli investoinut skanneriin, sillä se halusi pystyä itse tarkastamaan alihankinttuja komponentteja ja parantamaan tuotteidensa laatua. Skanneria käytetään yrityksen valmistuttamien komponenttien tarkastamiseen, jossa mitataan muun muassa kappeleiden geometriaa ja mittoja, joita ei perinteisillä koskettavilla mittausmenetelmillä ollut mahdollista tehdä. Yrityksellä ei entuudestaan ollut kokemusta 3D-skannerien käytöstä. Tämän vuoksi skannaukselle luotiin prosessi ja selitteet, jonka mukaan yritys pystyisi harjoittamaan skannausta. Työssä tutustuttiin erilaisiin koskettaviin ja ei-koskettaviin skannausmenetelmiin. Koskettava skannaus on tiedonkeruutapa, jossa mittapää kerää kappaleesta tietoa koskettamalla kappaletta, kun taas ei-koskettavissa skannausmenetelmissä tiedonkeruu tapahtuu kappaleesta heijastuvan valon avulla. Pääpaino teoriaosuudessa oli strukturoidussa valossa, joka vastaa yrityksen käyttämän skannerin toimintapaa.

Työssä luotiin prosessi yrityksen harjoittamalle skannaustoiminalle, jotta skanneria voitaisiin käyttää tehokkaasti siten, että se tukisi yrityksen suunnittelua ja parantaisi laatua. Yritykselle suunniteltiin skannauspöytä, joka helpottaisi suurien kappaleiden skannausta, sillä ennen kiinteää mittauspaikkaa ei ollut. Vertailumittausten avulla selvitettiin yrityksen käyttämän skannerin tarkkuus mitattaessa pientä kappaletta. Samalla hankittiin tietoa mitä toimenpiteitä käyttäjältä vaaditaan, kun halutaan mahdollisimman tarkkoja mittaustuloksia Polyworks-ohjelmistossa. Vertailumittauksissa vertailtiin yrityksen käyttämää skanneria Turun ammattikorkeakoulun Zeiss T-scan -laitteistoon ja Koneteknologiakeskuksen koordinaattimittauskoneeseen. Mittausten vertailu tapahtui vertailemalla skannereiden muodostamia STL-malleja koordinaattimittauskoneen antamiin tuloksiin. Tuloksista havaittiin, että skannerin tarkkuus olisi riittävän hyvä yrityksen vaihtelevissa mittausolosuhteissa.

Lopuksi työssä kerrotaan miten tarkkuuden varmistamiseksi Gage R&R-tutkimus olisi tarpeen. Yritys voi myös tulevaisuudessa siirtyä käyttämään koskettavaa 3D-skannausta, sillä koskettavassa skannauksessa kerättävän tiedon määrä on pienempi ja vakiokappaleiden mittaus nopeampaa.

The company in this thesis invested in a Go!Scan 3D scanner in the summer of 2019. This thesis addresses the 3D scanner’s deployment and process description. The company had invested in the 3D scanner because it wanted to be able to verify components made by its subcontractors and improve its quality. The scanner is being used to verify components manufactured by the company’s subcontractors, in which the geometry and dimensions of the components are checked. This was not possible with conventional contact-based measurement methods. The company had no prior experience in 3D scanning. This is why the company needed a process description and guides on how to effectively utilize 3D scanning. In the thesis, different types of scanning methods were researched. These include contact and non-contact-based scanning methods. Contact-based scanning methods work by probing the component while non-contact-based scanning methods gather data of the object from the light that it reflects. The main focus in theory was structured light, since this method matches the company’s scanner’s operation.

A process was created for the company in order to use 3D scanning effectively in a way that would benefit the company’s design department and quality. A scanning table was designed that would make scanning large components easier than in the past when no fixed measuring platform was available. The scanner’s accuracy on small objects was examined using comparison measurements. At the same time, information on what actions the user needs to take in order to get the most accurate results in Polyworks was gathered. Comparison measurements were taken where scans from the company’s scanner were compared to the scans made with Turku University of Applied Sciences’ Zeiss T-scan equipment and Machine Technology Center Turku Ltd’s coordinate measuring machine. The results showed that the scanner’s accuracy would be good enough for the varying circumstances in which the scanner is used.

Lastly, it is mentioned that a Gage R&R study would be needed to confirm the accuracy of the scanner. In the future, the company may possibly switch to contact-based scanning due to it extracting less data and being faster in measuring already established components.