Рынок технологий 3d-печати в россии и мире: перспективы внедрения аддитивных технологий в производство

Типы и подвиды

Чтением штрихкодов занимается сканер — это специальный прибор, который считывает и расшифровывает содержимое метки. Дальше он проводит моментальное опознание и выдает на экран множество информации об отсканированном объекте.

Сам по себе штрихкод — это код, внутри которого зашифрована важная информация о товаре или оборудовании. Выглядит он как последовательные черно-белые полосы разной ширины или как геометрические символы, которые вместе составляют ключ. Сравнить его можно с уникальным номером, который присвоил производитель своей продукции. Внутри — коммерческие данные. Это может быть наименование, стоимость, текущие скидки на изделие.

Если делить это устройство-считыватель по конструкции и способностям, то существует 3 основных вида:

• контактный – снимает напечатанные ШК только хорошего качества, но значительно дешевле аналогов;
• лазерный или имиджевый — справится со считыванием плохо пропечатанных одномерных кодов;
• 2D-сканеры — считывают этикетки с алкогольной и табачной продукции.

Подробнее об этой классификации и других мы поговорим ниже.

Третья группа

Здесь мы имеем аналог протяжного сканера, но с ручной подачей. То бишь есть ролик, куда помещается макет, а пользователь сам должен его протянуть через фотосчитывающие элементы. О высокой скорости, как у старшего собрата, говорить не приходится, но модели этой группы имеют на выходе самую качественную оцифровку.

Какую именно группу и модель выбрать, зависит только от ваших потребностей. К примеру, кассиру, которому нужны копии корешков приходных или расходных ордеров, более чем достаточно самого простого устройства, а точная оцифровка в высоком разрешении ему совсем ни к чему. Все что требуется – это черно-белая копия оригинала, где видны дата, сумма и фамилия. Так что тратиться на модели из третьей группы не стоит, вполне подойдет первая или вторая.

Основные преимущества ручных сканеров – это портативность, мобильность и автономность. Последний параметр относится не ко всем устройствам. Некоторые девайсы могут работать от собственного источника питания, который нужно периодически подзаряжать, либо на обычных пальчиковых или мизинчиковых батарейках (АА/ААА). В этом случае передача данных, то есть оцифровка, происходит посредством беспроводных протоколов Wi-Fi или Bluetooth.

Еще одно не менее важное достоинство ручных сканеров – это стоимость оборудования. Перо или протяжный модуль стоят в два, а то и три раза дешевле рядового планшетного устройства

Из минусов можно отметить низкое качество оцифровки. Даже устройства третей группы еле-еле дотягивают до уровня стационарных моделей. Поэтому если высокое разрешение документов на выходе не так важно для вас, то именно ручные модели станут неплохим подспорьем дома или в офисе.

Geomagic Design X: новые возможности работы в САПР

Наиболее комплексное ПО для реверс-инжиниринга, начиная с обработки данных сканирования до создания твердотельной параметризированной модели (CAD).

Design X быстро обрабатывает сканы моделей, позволяя сэкономить средства на реализацию проекта и быстрее вывести продукт на рынок. ПО предлагает обширный выбор передовых инструментов САПР и работы со сканами и будет незаменим в сложных проектах.

В частности, у этой программы 3D-сканирования есть специальный инструмент для предварительной обработки полигональных моделей, ускоряющий дальнейшую работу (удаление шумов, острых граней, самопересечений, микротоннелей и т.п.). 

Design X – это:

• возможность создания дерева построения САD-детали в наиболее распространенных международных САПР;
• воссоздание истории построения САD-детали в самых передовых САПР;
• быстрое воссоздание моделей по сканам;
• многообразие инструментов и алгоритмов обработки.

Реверс-инжиниринг крыльчатки в Geomagic Design X: пошаговый обзор

Что такое сканер штрихкода: определение и как работает

Это устройство необходимо для облегчения ввода данных о товарах, которые пробивает продавец перед расчетом с покупателем. Все отсканированное автоматически оказывается в чеке, списывается в программе с остатков и в конце суммируется покупки. Сотруднику остается только принять деньги от клиента и отдать ему продукцию.

В альтернативном варианте специалисту нужно вручную ввести каждый ШК, не ошибиться и делать это достаточно быстро, чтобы не образовывать очередь. Это неэффективный путь, которым пойти может только организация, в которой продают штучные продукты всего несколько раз в день.

Без сканера не обойтись в складских помещениях. Там предстоит считывать специальные идентификаторы, они могут разрабатываться каждой организацией самостоятельно. С их помощью отслеживается передвижение каждой коробки внутри одной компании – из цеха на склад, в другое помещение, на отгрузку.

Помимо сканеров существуют еще прайсчекеры и ТСД, которые также могут считывать информацию. Принцип их работы прост: следует просто поднести штрихкод к лазеру и посмотреть на экран, где будут все данные.

Методика

Теперь, когда основные параметры выставлены, можно приступать непосредственно к съемке. Следует запомнить место, где делается первая фотография, можно даже его отметить. Здесь же будет и закончена фотосессия. Необходимо постараться, чтобы объект полностью заполнял кадр. В принципе, попавшие на снимок объекты на заднем плане не испортят процесса. Впоследствии они даже могут помочь программному обеспечению определить положение камеры.

Главное – качество 3D-модели будет напрямую зависеть от качества полученных снимков. Если на фото будет слишком много объектов на заднем плане, они попадут и в компьютерную модель.

Итак, съемку следует вести с разных ракурсов, перемещаясь вокруг объекта. Торопиться не следует, лучше сделать больше фото, чем потом столкнуться с их нехваткой и начинать процесс сначала. В зависимости от сложности объекта может потребоваться 40–100 снимков.

2D-сканирование

История оставила нам множество культурных ценностей, значительную часть из которых представляют картины народов мира. XXI век позволяет взглянуть на них любому желающему с помощью цифровых технологий.

Перевести произведение искусства в «цифру», не потеряв в процессе качество оригинала, — задача не из простых. Давайте разберемся, как это делается.

Для получения высококачественных цифровых копий изображения используются сканеры. Принцип их работы довольно прост: излучаемый лампой свет отражается от поверхности изображения через серию зеркал на ПЗС-матрицу. Сканирование обычной бумаги для таких устройств — дело нехитрое.

Однако задача осложняется, когда речь заходит об оцифровке картин, написанных маслом. Тут в силу вступает целый ряд обстоятельств, препятствующих нормальному процессу сканирования. В частности, подлинники картин легко повредить при сканировании, они имеют нестандартные габариты (вспомните хотя бы «Явление Христа народу» Александра Иванова) и к тому же масляная краска имеет рельеф, что также может значительно ухудшить результат.

Первое, что приходит на ум в таком случае, — это использование обычной фотографии, особенно если учесть успехи в технологиях производства матриц высокого разрешения. Но и тут не все гладко. Разрешение фотоматриц редко превышает 30 мегапикселей, что при съемке картины площадью 1 метр даст четкость 140 точек на дюйм — этого слишком мало.

Также стоит учесть, что, в отличие от линейной ПЗС-матрицы сканера, фотоаппарат снимает из одной точки, ввиду чего обязательно возникнут искажения. Однако из этой ситуации был найден выход: картину фотографируют не целиком, а по частям.

Сканирование сокровищ культуры

Для автоматизации этой задачи, отечественная компания «Эпос» разработала специальный комплекс. Он состоит из фотокамеры, оснащенной специальным вращающимся объективом, который позволяет автоматически спроецировать нужный сегмент картины на ПЗС-матрицу. Таким образом, задав требующуюся степень разбивки, можно получить серию снимков сегментов картины, а затем сшить их воедино программными методами.

Комплекс от компании «Эпос» позволяет создавать изображения с разрешением 250 мегапикселей.

«Эпос» позволяет решить и другую проблему современных фотоаппаратов — невысокий динамический диапазон. Он характеризуется оптической плотностью (D) — мерой ослабления света прозрачными объектами или отражения света непрозрачными. При значении D равном «0» свет отражается (или проникает) полностью. D равное «4» означает, что объект полностью черный.

У большинства современных моделей оптическая плотность не превышает 1,7 D, из-за чего некоторые участки кажутся пересвеченными, а другие — слишком темными. Однако отечественная установка позволяет сделать последовательно несколько снимков с разной выдержкой и затем, собрав все кадры воедино, получить изображение с широким динамическим диапазоном (HDR).

Таким образом, например, была произведена оцифровка японских гравюр XVIII–XIX веков из собрания Государственного музея изобразительных искусств им. А. С. Пушкина. С результатом любой желающий может ознакомиться на сайте japaneseprints.ru.

Оборудование для промышленного 3D сканирования

Для сканирования промышленных объектов используются специальные трехмерные сканеры различного назначения. Среди популярных моделей таких устройств можно выделить:

Сканер Artec Spider

Удобный портативный прибор, обеспечивающий передачу любой самой сложной геометрии поверхности с высокой точностью и стабильным качеством для последующего представления 3D модели в среду проектирования САПР.

Лучше всего подходит для работы с небольшими предметами и отдельными деталями крупных объектов. Имеет широкие возможности применения в промышленном производстве, дизайне, реверс-проектировании, контроле качества изделий.

Имеет рабочий диапазон от 0,2 до 3 м, 3D разрешение до 0,1 мм и точность до 0,05 мм.

Сканер Romer Absolute Arm 7525si

Представляет собой универсальную 3D измерительную систему. Позволяет с высоким разрешением производить трехмерную лазерную съемку объекта, в результате которого создаются несколько глубинных изображений (сканов). Затем полученные сканы объединяются в цифровую 3D модель. Также имеет контактный щуп для более точных измерений.

Обеспечивает точность до 0,029 мм.

Производство

Прогресс в области 3D-печати металлических деталей продвигается очень быстро. Преимущества перед устаревшими методами колоссальны: математическое моделирование заданных характеристик, моментальное прототипирование, создание форм, ранее недоступных для машинного исполнения, и т.д. Даже если не слушать «апостолов» и энтузиастов 3D-печати, факты говорят сами за себя. Крупнейшие мировые производители — BMW, Mercedes, Volkswagen, Ford — за последние два года вложили миллиарды в развитие новых технологий. Например, GE купил Concept Laser, Siemens объявила о планах сотрудничества с HP и Trumpf, большинство крупных автопроизводителей заявили о своем намерении использовать новое технологическое оборудование для собственного производства уже в ближайшем будущем.

В последнее время специалисты все больше заговорили о приходе 3D-печати в аэрокосмическую отрасль: NASA, Boeing, Airbus, SpaceX — все уже работают с напечатанными частями для своих самолетов и космических кораблей. Европейской агентство по авиационной безопасности (EASA) даже сертифицировала создаваемые на 3D-принтере детали. 3D-технологии в авиакосмической отрасли особенно востребованы, ведь здесь количество единичных деталей измеряется десятками и сотнями. Toyota Camry потребляет миллионы деталей, и в таких объемах их все еще выгоднее штамповать на устаревших станках, другое дело ракеты и самолеты.

Планшетные модели

Планшетные сканеры – это самый распространенный тип устройств, и используют их, как правило, в быту, то есть в домашних или офисных условиях. В этом случае источник оцифровки располагается на стеклянной поверхности и перед началом работы закрывается крышкой.

Внутри конструкции расположена каретка и лампа. Светочувствительные элементы вкупе с оптической системой двигаются по рельсам и считывают данные с макета. В результате на компьютере появляется цифровая версия оригинала. Перед тем как подключить сканер и начать работу, необходимо установить соответствующее программное обеспечение и только потом приступать к оцифровке. Так что данный тип оборудования привередлив к операционной системе, и для полноценного использования необходимы специальные драйвера (идут, как правило, в комплекте).

Планшетные сканеры отличаются интуитивно понятным управлением и непривередливы к источнику оцифровки. Главное, чтобы последний помещался в рабочей области и не был слишком уж толстым и тяжелым. Данный тип повсеместно используется как дома, так и в офисе. Кроме того, цены на планшетные сканеры не кусаются, так что большинство моделей доступны среднестатистическому пользователю.

Консалтинг: с чего начинать внедрение?

Внедрение рассмотренной пирамиды в реальный производственный ландшафт – это довольно длительный процесс, который может растянуться на годы. Например, в концерне Bosch его практическая реализация охватывает накопленный опыт и стратегии диджитализации непосредственно на предприятии, а также сложившуюся ИT-инфраструктуру. Мы действуем в соответствии с концепцией бережливого производства и на основании этого идем двумя путями, тактическим и стратегическим:

1. Bottom-Up, или пилотный подход. Цель – погружение в среду и фокус на достижение локальных результатов. На цеховом уровне мы рассматриваем тот или иной кейс, где внедрение апробированной технологии, скорее всего, приведет к повышению эффективности машины, проводим идентификацию потенциала и возможностей. Далее изучаем масштабируемость и оценки по релевантному KPI, определяем подходящие зоны для внедрения пилотов.
2. Top-Down, или общая картина и видение. Цель – структурирование и формирование внутренних стандартов. Разрабатывается концепция развертывания i4.0, проходит стратегический выбор фокусных применений. Стратегия, как правило, предполагает достаточно детальный аудит производственных систем, выработку стратегии внедрения с ключевыми KPI, анализ готовности, уровня внедрения бережливого производства, ИТ-среды и подготовленности персонала.

После всех настроек происходит развертывание и широкое внедрение апробированных решений для достижения синергетического эффекта.

Шаг 6. Подготовка детали

Теперь нам потребуется подготовить деталь к сканированию. 3D-сканер может определять свое местоположение относительно объекта с помощью меток, геометрии или даже цвета. Данная деталь имеет довольно сложную геометрию. Мы должны обеспечить хороший трекинг, но есть блестящие элементы, которые сканеру оцифровать проблематично.

На блестящие элементы можно нанести матирующий спрей, что позволит отсканировать их вместе с остальными за одну сессию. Также можно наклеить на объект несколько позиционных меток, это поможет сканированию. Геометрия этой детали не требует меток, но мы их используем, поскольку это рекомендуется и позволяет повторно отсканировать объект, если какие-то части оказались пропущены.

3 этапа цифровой зрелости компании

1. Цифровое детство — много шума во время организации, игра «в цифру», споры, у кого самая лучшая игрушка.

В это время компании вкладывают инвестиции во все модное, что можно: дроны для доставки грузов, AR-очки и т. п. Руководители даже не пытаются связать эти технологии со своим бизнесом.

Некая промышленная компания потратила много миллионов рублей на совместный проект по созданию грузовиков-беспилотников, хотя ее собственная логистика – не более процента в общей удельной себестоимости. Даже при всей успешности этого проекта эффект от инновации практически никак не скажется на балансе фирмы.

Цифровое взросление — компании начинают расставлять правильные приоритеты в инвестировании цифровых инноваций, но это произойдет не раньше, чем они наиграются вдоволь в описанные выше игрушки.

Возникает запрос на понимание системы, где цифровой подход наиболее выгоден для текущей бизнес-модели предприятия, сколько потребуется инвестировать, что ожидается от внедрения, каковы риски изменения бизнес-модели за счет цифровых технологий. Таким образом можно научиться формировать портфель проектов и создавать систему его обновления и мониторинга.

Цифровая взрослость — предприятие имеет эффективную стратегию цифровизации, позволяющую организовывать усилия и иметь точки опоры при наличии цифровой конкуренции.

Если говорить о цифровизации компании на примере Uber, то в самом начале даже в перспективе не прогнозировались никакие беспилотные перевозки. Однако тогда уже было сформулировано целевое будущее — «связать пассажиров и водителей при помощи технологий». Первое, что было сделано в этой сфере – Uber создал приложение для вызова водителя с возможностью оплаты банковской картой. На следующем этапе запустили фирменное такси, за ним стали развиваться сервисы UberX (такси с более демократичными условиями), Uber pool, предполагающий совместные поездки и проект OTTO, относящийся к беспилотным грузовым перевозкам.

С помощью успешных современных моделей бизнес, конечно же, ощущает ценность этого процесса, но компании сложно получить выгоду от использования цифровизации из-за недостаточных мощностей для применения всех этих технологий в своей операционной деятельности.

Руководство компании также осознает необходимость цифровой трансформации, хорошо продуманной и структурированной, чтобы не потеряться среди конкурентов и не упустить потенциальные источники дохода в будущем. Для разных компаний существует разное время для выхода из «цифрового детства» и перехода к «цифровой зрелости», и причины у этого разные.

Устройство сканера

Основным элементом, обеспечивающим весь процесс сканирования, является матрица, которая по типу делится на CCD и CIS.

1. CDD матрица состоит из каретки, фоточувствительных элементов и лампочки, которая подсвечивает копируемый носитель. Отраженный свет попадает на линзы. Цветность достигается за счет разделения светового потока на составляющие цветового спектра и поступления на фотоэлементы. Сканеры с матрицами такого типа работают быстро, на выходе дают высококачественное изображение. Из-за конструктивных особенностей нет необходимости сильно прижимать крышку устройства, чтобы придавить носитель. Из недостатков выделяют наличие внешнего блока питания и необходимость частой замены лампочки.
2. В CIS матрицах вместо лампочки предусмотрены светодиоды разных цветов. Светящие элементы во время прохождения каретки поочередно мигают, чем и достигается получения цветной картинки. Работают такие аппараты медленнее, чем CDD, но можно получить очень качественные цветные цифровые копии.

Что такое сканер

Для начала разберемся, что это за устройство. Если взять любую инструкцию к сканеру, то в первом же абзаце можно найти четкое определение и назначение данного девайса. Сканер – это аппарат для оцифровки бумажных (или других) носителей визуальной информации. Последними могут быть какие-то документы, фотографии, газеты, журналы, книги и прочие материалы текстового и/или графического характера.

Некоторые типы сканеров могут выступать в роли периферийного устройства, где необходимо подключение к персональному компьютеру, или работать автономно, передавая обработанные данные посредством вай-фай-протоколов, электронной почты или другими способами. Современные и продвинутые модели могут работать как в тандеме с ПК, так и соло.

Компьютер не видит сканер: причины

Если компьютер не видит сканер, это не всегда значит, что одной из устройств сломано. Возможно, необходимо установить драйвера или дополнительные программы (устройство просто не может создать копию изображения стандартным способом). Среди самых распространенных причин, почему компьютер не видит сканер можно выделить:

1. Повредился кабель.
2. Нет драйверов или они устарели.
3. Сканер неправильно настроен.
4. Порт поврежден.
5. Проблема в системе.

Повреждение кабеля

Если устройство не работает, в первую очередь проверяем кабель. Попробуйте переключить штекер в другой USB-разъем. Проверьте плотность подключения. Осмотрите кабель и штекер на предмет внешних повреждений. Чаще всего у кабеля залипают контакты (в той области, где штекер). Еще одна проблема – поврежденная изоляция. Если вы умеете работать с паяльником, попробуйте отремонтировать собственными руками. Если нет, отвезите его в сервисный центр или купите новый.

Отсутствие драйверов

Самая распространенная проблема, поскольку для всех устройств нужны драйвера. Возможно, они просто неправильно установлены. Вставьте в дисковод диск и установите их. Если диска нет, скачайте в интернете

Но обратите внимание, драйверов много, а нужны те, которые совместимы с устройствами. Если драйвера уже установлены, перед переустановкой удалите старую версию. Не забудьте перезагрузить компьютер

Не забудьте перезагрузить компьютер.

Неправильные настройки

Возможно, стоят неправильные настройки, тогда компьютер не может увидеть устройство. Высока вероятность, что по умолчанию стоит другое оборудование. Зайдите в настройки и откройте перечень оборудований. Найдите ваш сканер и нажмите на него правой клавишей мыши. Откроется меню, где необходимо выбрать Использовать по умолчанию.

Если это не помогло, нажмите на название оборудования левой клавишей мыши два раза. Выберите вкладку «Сканер» и уберите галочки рядом с «Остановка сканирования» и «Автономная работа». Очистите очередь.

Повреждение порта

Еще одна распространенная проблема. Для начала осмотрите порт на предмет внешних повреждений. Проверить разъем можно также, подключив другое оборудование, например, флешку или клавиатуру. Если они заработали, причина другая. Если нет, компьютер придется нести в сервисный центр.

Система плохо функционирует

Проблема с функциональностью системы. Например, на компьютере произошел сбой. В таких случаях необходимо сделать все настройки по умолчанию. Можно также перезагрузить компьютер. Если это не помогло, следует переустановить Windows.

Массовое производство в условиях высокой партийности

Как изменится визионерская модель, если потребность в количестве изделий увеличится? Например, придет заказ на большее количество номенклатуры изделий, который потребуется реализовать с достаточно коротким сроком поставки. В этом случае соответствующее программное обеспечение должно рассчитать и показать, что такой объем оборудования не может быть произведен в срок на существующей линии и требуется расширение.

Пока подобные модификации производства невозможны, еще только разрабатываются решения, которое могли бы настолько быстро интегрироваться в цеховую среду, адаптироваться под конкретные производственные задачи и затем «переезжать» с места на место. Учитывая специфику производственной среды будущего, мы видим возможной и эффективной реализацию такой визионерской модели.

Как выбрать планшетный сканер

Так как выбор устройств данного типа довольно широкий, нужно знать, на какие аспекты стоит обращать внимание при покупке

Сначала надо решить, для чего нужно устройство и важно ли высокое качество преобразованного файла

Так как использование техники возможно либо в домашних условиях, либо в офисе, удобнее разделить выбор планшетного сканера на оба случая.

Для дома

Обычно сканер для дома нужен чтобы оцифровывать фотографии, и изредка документы

Здесь важно качество передачи цвета и глубина резкости

Для личного использования желательно купить сканер с автоподатчиком и хорошим показателем цвета на уровне 48 бит.

Для офиса

Офисный сканер эксплуатируется для оцифровки документов, различных бланков, текстовых файлов. Поэтому разрешение здесь не играет такой большой роли, как в домашнем использовании.