Piano stampato in 3d

Come ultima prova, sono stati creati due tester tridimensionali costruiti tramite una stampante 3D in uso al DICI (figura 7.41). Quest’ultima prova è stata incentrata attorno alla massima risoluzione ottenibile dai due sistemi, cercando di verificare il limite dimensionale minimo acquisibile con gli scanner.

Figura 7.36: Acquisizione della sagoma con il sistema nuovo (a sinistra) e vecchio (a destra)

97 La stampante dispone di piatto riscaldato e ugello estrusore da 0.30 mm di diametro, il filamento è in Pla biodegradabile e il software di gestione è stato implementato su una scheda Arduino Uno.

Figura 7.39: Piano stampato in 3d

Figura 7.40: Render dei due tester affiancati

98 Le scansioni sono state effettuate senza muovere il tester 3d, consecutivamente, così da evitare errori da riposizionamento dell’oggetto.

Nelle prossime figure mostreremo le acquisizioni ottenute sul tester 3d, confrontando i risultati ottenuti con il sistema esistente e quello aggiornato.

Il tester utilizzato presenta due parti:

• la prima (in alto in figura 7.43) è composta da 5 asole a larghezza variabile ed altezza costante, con larghezze delle asole pari a 0.15, 0.30, 0.60, 1.20 e 1.80 mm e altezza costante pari a 0.30 mm.

• la seconda (in basso in figura 7.43) presentava larghezza costante pari a 5mm ed altezza variabile, con altezze delle asole pari a 0.15, 0.30, 0.60, 1.20 e 1.80 mm.

Figura 7.42: Tester posizionati sul piano con vernice antiriflesso

Figura 7.43: File stl (a sinistra), scansione ottenuta con il sistema nuovo (al centro) e con il sistema vecchio (a destra)

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Scansione con sistema vecchio

In figura 7.44 identifichiamo l’estrazione automatica delle feature acquisite. Questa è una funzione inglobata nel software Geomagic, e ci permette di andare ad estrarre, in funzione della sensibilità del software e della Area Minima visualizzabile (funzione della meshatura triangolare della nuvola di punti, direttamente proporzionale al numero di punti acquisiti) gli elementi piano, cilindro, cono e sfera che più approssimano la meshatura.

Figura 7.44: Estrazione feature del piano 3d scanner vecchio

Figura 7.45: Analisi deviazione tester ad altezza variabile sistema vecchio

100 È inutile sottolineare come più aumentano i punti acquisiti (come nel nuovo sistema), più saranno piccoli i triangoli formanti la mesh, più piccola sarà l’area minima della feature approssimabile, aumentando la precisione di ricostruzione del tester.

In figura 7.45 e 7.46, invece, troviamo l’analisi di scostamento della meshatura rispetto il piano base ideale del tester: ovvero, andiamo a vedere quanto si discosta l’acquisizione delle asole dal piano ideale, andando a verificare la risoluzione dello scanner in funzione della più piccola grandezza misurabile.

Più riesco a visualizzare l’elemento più piccolo creato dalla stampante 3d (di cui siamo sicuri della grandezza nominale per la precisone intrinseca della stampante e la successiva misura), più la risoluzione dello scanner sarà alta. Qualora non riuscissi a verificare una o più asole di misurazione, in quell’intervallo risiederebbe la risoluzione massima ottenuta.

Figura 7.46: Analisi deviazione tester a larghezza variabile sistema vecchio

101

Scansione con sistema nuovo

Figura 7.47: Estrazione feature del piano 3d dalla scansione

102 In figura 7.47, come nel caso precedente, c’è l’estrazione delle feature relative alla mesh, e nelle successive figure 7.48 e 7.49 la deviazione dai piani di riferimento per il tester ad altezza variabile e a larghezza variabile.

7.3. Confronti

Al termine della campagna di prove possiamo fare dei confronti tra il vecchio sistema con proiettore 1024x768 e telecamere 1600x1200 e il nuovo sistema con proiettore 1280x800 e telecamere 2592x1944.

• Per quanto riguarda le acquisizioni di piano, cilindro e tester multipiano, riassumendo i risultati in figura 7.50, 7.51 e 7.52, possiamo notare come l’innalzamento dei punti acquisito sia stato dell’ordine del 15% a favore della nuova configurazione, soprattutto nel caso del piano ideale. Ricordiamo che si è tenuta costante la larghezza del campo proiettato per i due scanner (l’altezza ovviamente varia a causa del differente rapporto di proiezione delle due ottiche degli scanner).

Figura 7.49: Analisi deviazione tester a larghezza variabile sistema nuovo

103 • Nella figura 7.51 vediamo che nel caso del tester multipiano il nuovo sistema risulta più preciso, risultando, infatti, minore la distanza media tra l’acquisizione

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000

1 2 3

Comparazione numero di punti

Vecchio Nuovo

-0,1000 -0,0900 -0,0800 -0,0700 -0,0600 -0,0500 -0,0400 -0,0300 -0,0200 -0,0100 0,0000

1 2 3

Comparazione distanza media rispetto al riferimento tra le varie acquisizioni [mm] Vecchio Nuovo 0,0000 0,0050 0,0100 0,0150 0,0200 0,0250 0,0300 0,0350 1 2 3

Comparazione deviazione standard rispetto al riferimento

Vecchio Nuovo

Figura 7.50: Confronto sul numero di punti acquisiti (1=piano, 2=cilindro, 3=tester multipiano)

Figura 7.51: Confronto sulla distanza media dal riferimento

104 e il piano di riferimento generato. È interessante notare che la precisione è più elevata proprio nell’acquisizione del tester, che ha un gradino di 2 cm tra i due piani, necessitando di uno scanner meno sensibile alla variazione della distanza focale, come il nuovo sistema creato.

• Nella fase relativa all’acquisizione dell’impronta dettagliata si ha maggiore nitidezza ottenuta nelle acquisizioni con il nuovo scanner, legata all’aumento dei triangoli della mesh (dovuto all’aumento dei punti acquisiti). Ciò ci permette di acquisire, a parità di campo inquadrato dalle telecamere, elementi più piccoli e dettagliati, migliorando l’accuratezza dello scanner.

• L’acquisizione del tester stampato in 3d, invece, ci ha permesso di verificare l’aumento della risoluzione dello scanner nuovo; ciò si verifica soprattutto andando ad analizzare attentamente le figure da 7.44 a 7.49, infatti, il software Geomagic riesce a ricostruire molte più feature nel caso di acquisizione (figura 7.44 e 7.47) con scanner evoluto, definisce più asole nel caso del tester di figura 7.45 e 7.48 e dal confronto tra figura 7.46 e 7.49 vediamo come siano meglio definiti i bordi delle asole acquisiti con il sistema nuovo.

• Nelle figure successive, infatti, è più facile accorgersi di come il sistema vecchio non riesca a ricostruire un piano passante per la faccia superiore dell’asola a più bassa altezza del tester 3d, non calcolandone la distanza di riferimento di 0.15 mm e 0.30 mm, cosa che invece riesce al sistema nuovo.

Possiamo affermare che il sistema vecchio possiede una risoluzione sicuramente maggiore di 0.30 mm e inferiore a 0.60 mm (riuscendo a ricostruire l’asola di quell’altezza), ma il nuovo sistema, riuscendo a ricostruire l’asola da 0.30 mm, avrà risoluzione maggiore compresa tra 0.30 mm e 0.15 mm (che riesce a ricostruire parzialmente).

• In figura 7.53 e 7.54 è chiaro come il sistema vecchio non riesca a definire con precisione le asole da 0.15 e 0.30 mm di altezza, non generando un piano parallelo alla superficie superiore dell’asola, impedendoci la misurazione dell’altezza reale della stessa. Zoomando sulle immagini è possibile vedere, invece, come nel sistema nuovo si sia riuscito ad effettuare la misurazione dell’altezza delle asole.

105 Figura 7.53: Confronto sulla visualizzazione dell’asola da 0.15 mm per il sistema

nuovo (sinistra) e vecchio (destra)

Figura 7.54: Confronto sulla visualizzazione dell’asola da 0.30 mm per il sistema nuovo (sinistra) e vecchio (destra)

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Capitolo 9