Artec Micro erfasst einen Eichhörnchenschädel in Submillimeter-3D-Farbe in Minutenschnelle

Von Matthew McMillion

Zusammenfassung: Ein auf Messtechniklösungen spezialisierter Artec Markenbotschafter scannte mit Artec Micro einen Eichhörnchenschädel, um die Fähigkeiten des automatischen Desktop-Scanners zu testen.

Das Ziel: Mit minimalem Aufwand alle winzigen, komplexen Oberflächenstrukturen eines Eichhörnchenschädels in wenigen Minuten in Submillimeter 3D-Farbe zu erfassen.

Verwendetes Werkzeug: Artec Micro

Bei einem Spaziergang durch den Wald in der Nähe seines Hauses in Amherst, Virginia, entdeckte Artec Marknbotschafter Paul Motley von GoMeasure3D auf der Erde einen grauen Eichhörnchenschädel. Als er ihn aufhob und den etwa 55 mm großen Schädel mit seinen komplizierten, organischen Strukturen untersuchte, erkannte Paul, dass dieser das perfekte Objekt war, um die Fähigkeiten von Artec Micro, einem Desktop-3D-Scanner für kleine Objekte, insbesondere solche mit anspruchsvollen Geometrien, zu testen. Der Eichhörnchenschädel war zweifellos ein geeignetes Exemplar, denn mit seinen geschwungenen Kurven, dünnen Rippungen und haarähnlichen Nähten ist der Schädel sowohl schön als auch komplex.

3D-Modell des Schädels eines Grauhörnchens, gescannt mit Artec Micro. Gesamte Scanzeit: 8 Minuten 30 Sekunden. Bearbeitungszeit: 12 Minuten.

 

Mit den Worten von Paul Motley: „Der Grund, warum ich mich entschied, diesen Schädel zu scannen, war, dass ich, je mehr ich darüber nachdachte, erkannte, dass seine Formen denen denen vieler Objekte, die in heutigen industriellen Anwendungen gescannt werden müssen, sehr ähnlich waren.“ Und weiter: „Ein Beispiel ist die Gussindustrie, wo nicht nur die Gussteile selbst gescannt werden – insbesondere bei der Nachkonstruktion von alten Gussteilen und -Formen, die sich nicht mehr in der Produktion befinden, sondern auch für die Qualitätsprüfung von Formen, Gussteilen und Endprodukten, für deren Herstellung sie verwendet werden. So viele dieser Objekte haben dünne Kanten, präzise platzierte Löcher und Winkel sowie organische oder unregelmäßige Formen und Oberflächen. Und aus messtechnischer Sicht ist es besser, wenn Sie, sobald Ihr 3D-Scan auch nur ein kleines bisschen daneben liegt, es einfach wegwerfen und ganz von vorne anfangen.“

Motley hebt den Fall der Autoteilehersteller hervor, die ganze Regale voller kleiner, alter Teile haben, die nachentworfen werden müssen. „In der Vergangenheit setzten wir bei der digitalen Erfassung solcher Objekte mehrere Scanner ein, darunter 3D-Scanner der HDI-Serie, die das Objekt in vier oder mehr Richtungen abtasteten, indem sie es auf einen Drehtisch legten. Dadurch konnten wir 95% oder mehr der einzelnen Objekte abdecken. Aber um solche Ergebnisse zu erhalten, brauchten wir mindestens 30 Minuten an Vorbereitungen, nur um die Technik für jedes verschiedene Objekt einzurichten, und das schließt die erforderliche Nachbearbeitung nach dem Scan noch gar nicht ein.“

Und weiter: „Mit Micro wird Ihr Arbeitsablauf dramatisch verkürzt, sowohl hinsichtlich der Schritte, die zur Erfassung der gesamten Komplexität Ihres Objekts erforderlich sind, als auch hinsichtlich des Zeitaufwands. Das macht einen gewaltigen Unterschied, besonders wenn eine Reihe von Objekten darauf wartet, gescannt zu werden, und eine Abgabefrist näher rückt. Ganz zu schweigen davon, dass ich Einsteigern in nur wenigen Minuten die Verwendung von Micro beibringen kann, damit diese schon bei ihren ersten Scans professionelle Ergebnisse erhalten. Für mich ist es ein bedeutendes Verkaufsargument, dass dieser Scanner eine erstaunliche Menge an Details in farbigem 3D aufzeichnen kann – ohne das mit wenig mehr eigenen Aufwand als beim Bedienen eines Mikrowellengeräts.“

Artec Micro in Aktion – beim Scannen des Eichhörnchenschädels

Mit blauen LED-Projektoren, die mit einem zweiachsigen Rotationssystem synchronisiert sind, erstellt Artec Micro in wenigen Minuten exquisite digitale Kopien von kleinen Objekten. Dieser professionelle Scanner liefert hochauflösende 3D-Farbscans mit einer Punktgenauigkeit von bis zu 10 Mikrometern.

Micro ist der Scanner erster Wahl für Reverse Engineering kleiner Objekte, Qualitätskontrolle, Inspektion, Zahnmedizin und vieles mehr. Darünerhinaus eröffnet Micro sowohl Neueinsteigern als auch erfahrenen Scan-Technikern neue Möglichkeiten und bringt automatisiert Scans auf metrologischem Niveau direkt auf Ihren Desktop.

„Auch wenn wir für diesen Test einen Schädel scannten, hätten wir praktisch jedes kleine Objekt scannen und die gleichen Ergebnisse erzielen können – egal ob es sich dabei um Luft- und Raumfahrtteile, Matrizen und Abgüsse, Schmuck, archäologische Objekte, winzige Zahnräder, Komponenten – was auch immer – handelt. Und mit dem Auflösungsgrad, den Micro Ihnen bietet, sehen Sie garantiert alle Mängel oder Unregelmäßigkeiten, so wie sie im Originalobjekt vorhanden sind. Was die Messtechnik betrifft, so bietet Micro präzise Messungen, die selbst die strengsten Spezifikationen erfüllen.“, so Motley.

Schädel montiert auf der Scan-Plattform von Artec Micro, mit Micro im Hintergrund

Nachdem der Schädel auf die Scan-Plattform montiert worden war, wurden per Mausklick Micros hochmoderne Zillingsfarbkameras und die blauen LED-Leuchten angeschaltet. Bei einer Datenerfassungsgeschwindigkeit von 1 Million Punkten/Sekunde verweilen die Kameras nicht lange in einer Position. Der Schädel wurde in zwei Positionen gescannt, um eine vollständige Abdeckung aller Oberflächen zu gewährleisten, wobei jeder Scan 4 Minuten und 15 Sekunden dauerte.

Die Nachbearbeitung der Scans in der 3D-Bearbeitungs-Software Artec Studio bestand aus folgenden Schritten: Zunächst einige Sekunden, um beide Scans zu drehen und auszurichten. Anschließend wurde die Standard-Makroeinstellung verwendet, mit folgenden Schritten: Gesamterfassung, Ausreißer-Entfernung, Verschmelzung, Filter für kleine Objekte und verschiedene Werkzeuge zum Füllen von Lücken. Gesamte Nachbearbeitungszeit: 12 Minuten.

Endgültiges Eichhörnchenschädel-Modell in Artec Studio

„Micro hat Ergebnisse erzielt, die weit über meinen Erwartungen lagen. Dieses Niveau von Detail und Genauigkeit bei minimalem Aufwand ist etwas, das wir so noch nicht gewohnt waren. Die meisten Scanner benötigen ein paar Versuche und eine jeweils unterschiedlich lange Einrichtungszeit, um wirklich auf jedes einzelne Teil eingestellt zu werden. Aber das 2-Achsen-Bewegungssystem von Micro macht zusammen mit der Gesamtgenauigkeit des Systems einen riesigen Unterschied.“, sagt Motley.

Vorerst werden der Schädel und sein digitales Doppelgängermodell zu Vorführzwecken verwendet, obwohl die Ergebnisse Motley dazu inspiriert haben, über das Scannen eines ganzen Skeletts nachzudenken: „Die morphometrischen Fähigkeiten von Micro sind fantastisch, und wir freuen uns auf weitere Projekte in dieser Richtung, sei es für paläontologische Anwendungen wie die Digitalisierung von Archiven von Naturkundemuseen, oder anderswo.“

Schädel des Grauhörnchens (Sciurus carolinensis)

In Bezug auf das ultimative Potenzial von Micro als Desktop-Scanner von metrologischer Qualität hatte Motley ebenfalls viel zu sagen: „Micro passt perfekt zu den heutigen Metrologie/QA-Abläufen. Es ist ein System, das weit über das hinausgeht, was wir hier bisher kannten, und es ermöglicht Ihnen, mit sehr einfachen Nutzereingaben genaue Scans von spezifischen Positionen der Objekte Teilen durchzuführen. In Kombination mit der hohen Auflösung und Positionsgenauigkeit macht Micro die Scan-Technologie zu einer praktikablen Option sowohl für einmalige Inspektionen als auch für Anwendungen, bei denen täglich oder sogar stündlich zahlreiche Exemplare des gleichen Teils gescannt werden.“