Hexagon, dal reale al digitale

di Edoardo Oldrati e Flavio Della Muzia

Le sue applicazioni possono essere pressoché infinite, ma la destinazione d’elezione è rivolta al settore degli stampisti, i quali sanno bene come le differenze tra la matematica generata al CAD 3D e la reale esecuzione dello stampo possano essere notevoli, richiedendo messe a punto e sistemazioni dai costi e dai tempi operativi non trascurabili. Parliamo dell’innovativo StereoScan Neo a luce strutturata di Hexagon per la scansione ottica 3D delle superfici complesse, sviluppato allo scopo di fornire all’industria un sistema metrologico avanzato per funzioni di rilevamento punti e reverse engineering. Con una storia alle spalle lunga quasi due secoli, l’odierno gruppo Hexagon è divenuto un riferimento a livello mondiale nel settore dei sensori, dei software e delle soluzioni autonome, avvalendosi dei dati per aumentare l’efficienza, la produttività e la qualità nell’ambito delle applicazioni per l’industria, la produzione, le infrastrutture, la sicurezza e la mobilità. Nel marzo 2016 il Gruppo ha acquisito Aicon, riferimento di mercato nella fornitura di sistemi di misura 3D senza contatto ottici e portatili per la produzione industriale, portando in eredità un portfolio di tecnologie che comprende macchine di misura a coordinate per applicazioni universali e sistemi di misura ottici 3D speciali che consentono monitoraggio, assicurazione qualità e controllo in produzione efficienti e d’elevata precisione. La divisione Manufacturing Intelligence di Hexagon fornisce quindi soluzioni che utilizzano i dati derivanti dalla progettazione, dall’ingegneria, dalla metrologia e dalla produzione per rendere l’impresa manifatturiera più intelligente. Soluzioni quali il nuovo StereoScan Neo, che rappresenta oggi il modello di punta d’una innovativa linea di strumenti metrologici all’avanguardia. «Parliamo di sistemi nati per rilevare forme e dimensioni – ha spiegato Maria Grazia Spera, Aicon Systems Specialist di Hexagon Manufacturing Intelligence – e con questi dispositivi misuriamo punti, poi trasformati in superfici dal software Optocat, per il controllo ad alto livello di particolari specifici e applicazioni di reverse engineering, molto semplice e intuitivo nell’utilizzo, in grado di fornire una soluzione completa per l’intero processo. La linea si compone di 3 scanner a luce strutturata, con due fotocamere che realizzano immagini in sincrono, cui si aggiunge un proiettore che proietta un pattern di luce strutturata bianca o blu (la differenza è nello spettro della banda visibile, da scegliere in base alle applicazioni e alla necessità o meno del rilevamento del colore) di cui conosce la geometria: in funzione di come si deforma questo fascio luminoso, viene restituita una superficie 3D. Questi sistemi di scansione si prestano a molteplici utilizzi, a partire dal collaudo di pezzi, consentendo quindi di vedere la loro reale aderenza a quanto progettato con il CAD, oppure a un vero e proprio approccio di reverse engineering, che potrebbe per esempio essere necessario al fine di ricostruire un pezzo non più in produzione o valutarne la geometria dopo un utilizzo intensivo».

Lo StereoScan Neo, che si colloca al top di gamma, consente una risoluzione e una precisione superiori oltre a una serie di funzioni innovative che rendono la scansione di area più completa. Con StereoScan Neo, Hexagon introduce l’innovativa tecnologia SPP (Smart Phase Projection) per ottenere dati di altissima qualità anche sulle superfici più difficili. La tecnologia SPP rappresenta un grande passo in avanti nella scansione ottica 3D, in quanto migliora i classici modelli di proiezione a frange per consentire una miglior scansione delle superfici lucide e nere. Lo StereoScan Neo si avvale inoltre della tecnologia VLP (Variable Light Projection), una tecnica di proiezione a colori adattiva che combina la forte illuminazione di 3 LED per una scansione più rapida, consentendo non solo la proiezione sull’oggetto di misura dei pattern a colori, necessari per il processo di scansione, ma anche la proiezione dei risultati di misura generati. Questo permette, immediatamente dopo la misura, di visualizzare a colori nella posizione corretta gli scostamenti dal modello CAD sulla superficie dell’oggetto scansionato.

Tecnologia al top

«Nel settore degli stampi o della modellistica – ha proseguito Spera – gli scostamenti della superficie del componente si possono misurare e visualizzare in modo rapido e preciso: sulla base delle immagini proiettate, si possono così fare le correzioni velocemente e sul luogo. In modo analogo è possibile rendere immediatamente visibili gli scostamenti identificati e corretti. Dotato di fotocamere digitali a 8 o 16 megapixel, StereoScan Neo offre la migliore configurazione per il massimo livello di dettaglio: i campi di misura, che vanno da 75 a 1100 mm, possono essere acquisiti cambiando le lenti della fotocamera e la distanza ottica-proiettore». Queste misure in realtà sono sempre state eseguite con macchine metrologiche classiche ma su oggetti prismatici, ovvero dotati di piani, fori, cilindri, sfere o comunque linee geometriche abbastanza semplici, mentre con questi innovativi strumenti Aicon è possibile analizzare superfici free form, cioè complesse e sculturate, non lineari. L’eventuale utilizzo di una macchina tradizionale richiederebbe inoltre la misurazione di un punto dopo l’altro, mentre con lo StereoScan Neo si riesce a entrare nei particolari di ogni curva, spigolo, raggio o zone complesse: gli elementi che contraddistinguono queste soluzioni, infatti, sono la densità di punti rilevabili e il dettaglio restituito dopo la scansione. «Rimanendo sempre all’interno di questa gamma di soluzioni – ha spiegato Cesare Cassani, Automation Technologies & Portable System Manager di Hexagon Italia – abbiamo poi altri due prodotti che si basano sul medesimo concetto operativo, ma con diverse accuratezze, adatti per scopi differenti: parliamo dello SmartScan a luce strutturata 3D compatto e portatile e del PrimeScan a scansione ottica 3D semplice e precisa. Il primo rappresenta una delle principali soluzioni di misura per le geometrie di superfici complesse e componenti fragili o deformabili, in cui è indispensabile la portabilità. La tecnologia di scansione a luce strutturata senza contatto consente un’acquisizione dati molto rapida con un alto livello di dettaglio, mentre la struttura compatta e il peso ridotto ne permettono un uso completamente mobile anche nelle difficili condizioni dell’ambiente dell’officina». La linea di scanner ottici 3D PrimeScan rappresenta invece un’interessante soluzione entry level per la digitalizzazione 3D precisa di componenti industriali. Vanta una struttura estremamente compatta (è grande quanto un foglio A4, 210 x 297 mm), un peso inferiore ai 4 chili e una distanza di lavoro ridotta, rendendolo il dispositivo ideale per la scansione semplice in aree applicative speciali come su desktop o pezzi piccoli e di difficile accesso in ambiente industriale, così come l’installazione su robot. «I clienti tipici che utilizzano questi nostri innovativi sistemi sono gli stampisti – ha proseguito Cassani – perché quando si realizza uno stampo al CAD e poi si va in lavorazione il risultato non è tendenzialmente mai lo stesso, richiedendo alcune correzioni e messe a punto che, anche se minime, è bene che siano poi ritradotte nella matematica, così da poter poi essere utilizzate successivamente. Il modello CAD, una volta modificato, potrà essere per esempio utilizzato per controllare lo stampo durante il suo ciclo di vita verificandone l’eventuale usura in modo da programmare un intervento di riqualifica. Altro esempio di utilizzo del CAD “modificato” è quello di potere realizzare copie di stampi già ottimizzati o di realizzare stampi simmetrici quali per esempio la portiera destra e la portiera sinistra di una vettura».

«Un altro settore applicativo nel quale vengono utilizzati questi nostri sistemi – ha concluso Cassani – è quello del design, dove si creano oggetti molto complessi partendo da forme prima inesistenti, così come quello del cinema, dove la tecnica del reverse engineering è molto utilizzata per portare sullo schermo oggetti come pupazzi, statue, mostri o quant’altro in forma digitale, dopo che sono stati fisicamente creati da artisti. Il tutto senza richiedere agli operatori competenze metrologiche particolari, consentendo loro di potere gestire il sistema in maniera veloce, recuperando i dati che servono di volta in volta al settore aziendale di competenza». Ultimo, ma non certo per importanza, è il servizio di assistenza e consulenza fornito da Hexagon in Italia, che consente al cliente la scelta del prodotto più consono alle proprie esigenze e che potrebbe anche non essere uno scanner come lo StereoScan Neo: infatti, l’ampia gamma di prodotto offerta dalla multinazionale permette una scelta molto ampia di strumenti metrologici, in linea con le aspettative di ogni realtà industriale.