Scansione 3D con sonda meccanica…tips and tricks

Una delle funzionalità molto interessanti legate al mondo delle macchine a controllo numerico per la lavorazione del marmo e del granito (ma non solo) è quella della scansione 3D di un oggetto.

Oggi quasi tutti i software di controllo per CNC hanno la funzionalità di “scansione 3D”, cercala anche nella tua macchina.

La scansione permette di acquisire la forma 3D di un oggetto solido (marmo, granito, vetro, legno o altro) e di creare un file STL che potrà essere utilizzato per la riproduzione fedele della forma acquisita con una macchina cnc.

La scansione 3D può essere sostanzialmente fatta in 2 modi: mediante laser o tramite una sonda meccanica.
I vantaggi della soluzione rappresentata dal laser sono la velocità di scansione contrapposta però ad un costo molto più elevato, a parità di prestazioni, rispetto alla sonda meccanica. Nella mia breve esperienza ho avuto modo di usare alcune sonde meccaniche ottenendo ottimi risultati in termini di precisione di scansione.

Come funziona una scansione 3D tramite sonda (touch probe)

Prima di iniziare la scansione di un oggetto con una sonda tastatore bisogna impostare sulla macchina CNC alcuni semplici parametri:

• diametro della punta della sonda
• distanza tra due punti adiacenti
• direzione di scansione (X o Y)
• passo di scansione tra due righe di scansione.
• coordinate di zero degli assi, di solito impostate nel punto più in basso e più a sinistra dell’oggetto, se questo è visto dall’alto

A questo punto si è pronti per iniziare la scansione. La macchina non farà altro che portare la sonda a contatto con l’oggetto, liberare il contatto della sonda portando verso l’alto l’asse Z, spostarsi lungo la direzione della scansione e ripetere il ciclo. Alla fine della scansione con i dati raccolti verrà creato un file con formato STL (STereo Lithography interface format) che non è altro che la nuvola di punti acquisiti.

I controller a bordo macchina permettono di interrompere in qualsiasi punto la scansione per poterla riprendere in un secondo momento. Ovviamente con la ripresa della scansione verrà creato un secondo file con i nuovi dati di scansione.

Questi files possono essere uniti mediante dei software. Uno dei più famosi si chiama MeshLab. Unire i file con MeshLab e un’operazione molto semplice, non bisogna far altro che importare i due file in formato .stl e dare il comando  di “Flatten Visible Layers”.

Se si usano sonde meccaniche economiche un problema molto comune è il bloccaggio di un contatto che impedisce la ripresa della scansione. In questo caso per sbloccare la sonda è necessario toccare manualmente la sonda. Questo si verifica soprattutto durante le prime scansioni. La sonda ha quindi bisogno di un periodo di “rodaggio”.

Quando la sonda viene sbloccata manualmente quest’ultima potrebbe comunque memorizzare il contatto come un punto di scansione. Questo punto errato di scansione può essere eliminato sempre tramite il software MeshLab. Basterà selezionare “Select faces in a Rectangular Region tool” selezionare il punto che si vuole cancellare e cliccare su “Filter -> Selection -> Delete Selected faces and vertices”. Molto semplice!

Qualche giorno fa ho scansionato un decoro architrave in pietra per poterla così riprodurre in pietra leccese, rispettando perfettamente l’originale anche nelle sue imperfezioni. Le dimensioni erano X: 1600mm  Y: 300mm  Z: 40mm. La scansione è stata fatta con una punta di diametro 2mm e, viste le dimensioni, ho effettuato una scansione con distanza tra due punti adiacenti pari a 1mm acquisendo così 235.986 punti. Il risultato finale è stato davvero ottimo !!!

Ecco un piccolo video, alcune immagini del pezzo e del risultato finale a video: