GapGun PRO – test przenośnego systemu do bezstykowych pomiarów 2D. Część 1

Witam Czytelników,

Do napisania niniejszego tekstu zabrałem się z nieskrywaną przyjemnością, zbliżoną do tej, jaką czuje każdy mężczyzna po zakupie nowego gadżetu. GapGun PRO – bo o nim mowa – może być niewątpliwie traktowany jako gadżet wyróżniający się spośród szerokiej gamy dostępnych na rynku urządzeń pomiarowych. Jest jednak zasadnicza rzecz, która czyni go czymś zdecydowanie więcej niż męską zabawką, a mianowicie faktyczna użyteczność, którą w tym teście postaram się przedstawić. Z racji obszerności materiału, test podzielony został na 2 części – teoretyczną, w której przybliżę sylwetkę systemu, oraz praktyczną, w której przetestuję jego możliwości w różnych wymagających zadaniach pomiarowych.

Wersja PRO to 4 generacja urządzeń z rodziny GapGun produkowanych przez brytyjską firmę Third Dimension. W obecnym kształcie system zadebiutował w bieżącym roku, a swoją premierę miał na targach CONTROL w Stuttgarcie. W naszym kraju urządzenia dostępne są od roku 2012, co przypada na 3 generację, oznaczoną symbolem MX. Wyłącznym dystrybutorem systemu GapGun w Polsce jest firma Metrica.

Zacznę od odpowiedzi na pytanie…

Czym GapGun nie jest?

Nie jest skanerem – mierzy cechy w sposób statyczny, lokalnie. Nie jest też urządzeniem współrzędnościowym – wykonuje pomiary cech dwuwymiarowych, bez możliwości złożenia ich w całość w układzie współrzędnych 3D.

Czym zatem jest GapGun?

Najkrócej mówiąc, GapGun to w pełni mobilny, laserowy system pomiarowy 2D.

O implikacjach wynikających z odpowiedzi udzielonych na powyższe pytania opowiem w dalszej części testu.

Zawartość zestawu

GapGun PRO dostarczany jest w walizce Peli Case. Jeśli ten termin brzmi obco, spieszę z wyjaśnieniem – walizki Peli wykorzystywane są w profesjonalnych zastosowaniach, między innymi w ratownictwie, lotnictwie czy przemyśle militarnym. Rzut oka na zdjęcie poniżej, i wszystko jasne – widzieliśmy takie w niejednym filmie.

GapGun PRO
Walizka, w której dostarczany jest GapGun świadczy o jego profesjonalnym charakterze

Pierwsze wrażenie zdaje się oczywiste – mamy do czynienia z profesjonalnym sprzętem, gotowym do działania w każdych warunkach. GapGun lepiej czuje się w trudnych produkcyjnych warunkach niż w sterylnym laboratorium. I wrażenie to zostaje podtrzymane, a nawet spotęgowane przez kontakt z dowolnym akcesorium, a tych w pancernej walizce nie brakuje. Standardowo zestaw składa się z:

– Urządzenia GapGun PRO

– Jednej głowicy pomiarowej

– Osłony na głowicę

– Modułu baterii typu clip-on, wraz z dwiema bateriami

– Ładowarki do baterii

– Stacji dokującej

– Dystansów służących do pozycjonowania urządzenia w trakcie pomiaru

– Wzorca kalibracyjnego dostarczanego ze świadectwem wzorcowania z akredytowanego laboratorium

– Pamięci przenośnej z oprogramowaniem i plikami kalibracyjnymi

– Kabli

– Zestawu czyszczącego

– Uchwytu do paska

Jak wspomniałem wszystkie akcesoria wykonane są z najwyższej jakości materiałów i wyglądają bardzo solidnie i profesjonalnie. Opcjonalnie zestaw można wzbogacić o przedłużkę do głowicy, pozwalającą na dotarcie w trudno dostępne miejsca, dodatkowe głowice itp. Naturalnie najważniejszym elementem zestawu jest sam GapGun PRO, któremu przyjrzymy się teraz bliżej.

GapGun PRO

Nie chcąc zbytnio się powtarzać, nadmienię tylko, że sam GapGun PRO dotrzymuje kroku towarzyszom, i już pierwsze wzięcie urządzenia do ręki przypomina nam, że mamy do czynienia ze sprzętem heavy-duty. Wrażenie to wzmacnia dominujący pomarańczowy kolor.

GapGun PRO
GapGun jest solidny i znakomicie wykonany

Urządzenie posiada gumowe wykończenia pełniące funkcje ochronne i estetyczne. Teoretycznie najbardziej wrażliwą część, jaką jest ekran, osłania dodatkowa, gruba guma. Urządzenie wygodnie leży w dłoni (waga: 480 g) i wręcz zachęca do sprawdzenia go w boju. Zanim jednak to zrobimy, kilka szczegółów na temat samego „pistoletu”. GapGun PRO posiada wbudowaną baterię pozwalającą na ok. 4 godziny ciągłej pracy. Naturalnie czas ten możemy wydłużyć przypinając niewielką baterię, dzięki czemu możemy bez problemu wykonywać pomiary nawet całą zmianę – 8 do 10 godzin.

Bateria GapGun PRO
Przypinana bateria jest mała i poręczna

Zasadniczą częścią urządzenia pozwalającą na jego obsługę jest kolorowy dotykowy ekran wysokiej rozdzielczości. Obsługa urządzenia przypomina obsługę telefonu komórkowego. Reakcja na dotyk jest natychmiastowa, oprócz „stukania” w celu wyboru opcji możemy np. przewijać pozycje menu. Ekran jest jasny i bardzo czytelny. Dodatkowo urządzenie wyposażono w wibrację, która może informować użytkownika o przekroczeniu tolerancji lub błędnie wykonanym pomiarze. GapGun wydaje również komunikaty dźwiękowe.

Jak przystało na pistolet, GapGun PRO wyposażono w spust, który służy zarówno do wykonywania pomiarów, jak i zatwierdzania pozycji w menu. Rozwiązanie to jest niesamowicie wygodne – dzięki intuicyjnie ułożonemu menu, realizacja planu pomiarowego polega w zasadzie na przykładaniu urządzenia we właściwe miejsce na mierzonym obiekcie i wciskaniu spustu.

Urządzenie nie było by jednak zdolne do wykonania żadnego pomiaru bez zastosowania głowicy pomiarowej. Producent oferuje 4 głowice różniące się zakresem pomiarowym (tzw. FOV – field of view – pole widzenia) oraz rozdzielczością. Zasada jest prosta – im zakres większy, tym rozdzielczość gorsza. Mamy zatem do wyboru następujące głowice:

1. FOV 7 – głowica o zakresie 7 mm i rozdzielczości 3 µm, przeznaczona do pomiaru wad powierzchni (m.in. chropowatości i rys), fazek, krawędzi (np. łopatek turbin), małych szczelin i promieni;

2. FOV 15 – głowica o zakresie 15 mm i rozdzielczości 11 µm, stosowana w kontroli jakości dokładnych połączeń

3. FOV 40 – najbardziej uniwersalna głowica o zakresie 40 mm i rozdzielczości 24 µm, wykorzystywana w motoryzacji i lotnictwie do kontroli jakości połączeń (typowe zastosowanie – pomiary gap & flush), wnętrz pojazdów, zgrzewów i spoin, kątów i promieni

4. FOV 80 – głowica o dużym zakresie 80 mm i rozdzielczości 40 µm, służąca do pomiaru dużych szczelin i pomiaru profili.

Głowice pomiarowe
GapGun PRO obsługuje 4 głowice różniące się zakresem pomiarowym i rozdzielczością

Głowica wyposażona jest w źródło lasera (klasa 2M, automatyczna adiustacja) oraz kamerę rejestrującą obraz linii lasera. Do określenia wartości mierzonych wielkości wykorzystywana jest metoda triangulacyjna. Dodatkowo głowica posiada źródło zielonego światła, informujące operatora, że jest we właściwej odległości od mierzonego detalu. Rozwiązanie to znakomicie sprawdza się w praktyce.

Do zapewnienia właściwej odległości i pozycji służą dodatkowo specjalne dystanse montowane w otworach głowicy. Generalnie możemy podzielić je na 3 rodzaje:

– Dystanse typu V, pozwalające na ustawienie urządzenia w szczelinie, niejako wewnątrz mierzonej cechy

– Dystanse typu H, zapewniające stabilne oparcie w trackie pomiaru cech wypukłych, jak np. spoiny

– Dystanse dedykowane do pomiaru krawędzi, stosowane z głowicą FOV7.

Oprócz tego producent oferuje zaprojektowanie i wykonanie dystansów na życzenie klienta, przystosowanych do niestandardowych aplikacji.

GapGun PRO
Głowica pomiarowa w osłonie, dystanse typu V i H oraz blok kalibracyjny

Oczywiście same dystanse nie są konieczne, niemniej zapewniają większą stabilność, co przekłada się na drastyczną poprawę powtarzalności i odtwarzalności wyników pomiarów. Dodam, iż wykonano je z miękkich materiałów, aby nie uszkodzić mierzonej powierzchni.

Wymiana głowic jest prosta, a cała operacja zajmuje kilkanaście sekund. Głowica wpinana jest w złącze V-Change i można dokonywać jej bez wyłączania urządzenia. Po zmianie głowicy GapGun PRO automatycznie rozpoznaje ją i wgrywa plik kalibracyjny z pamięci.

Wymiana głowic GapGun PRO
Dzięki systemowi V-Change wymiana głowic jest prosta i trwa zaledwie kilkanaście sekund

Narzędzia w narzędziu

Urządzenie dostarczane jest z pakietem wbudowanych tzw. wirtualnych narzędzi, służących do pomiaru zróżnicowanych charakterystyk metrologicznych, pogrupowanych według rodzaju mierzonej cechy. Mamy więc narzędzia do pomiaru kąta, szczelin, spoin, krawędzi, promieni itd. W 480 g i jednej ręce mieścimy zatem połowę laboratorium pomiarowego, które dodatkowo możemy zabrać w dowolne miejsce na produkcji. Gdyby tego było mało, użytkownik otrzymuje w zasadzie nieograniczone możliwości modyfikacji istniejących i tworzenia nowych narzędzi, dopasowanych do własnych zastosowań. Tworzenie narzędzi możliwe jest dzięki współpracującemu z urządzeniem oprogramowaniu SPC3D, obecnie w wersji 7.

Do komunikacji z komputerem wykorzystać możemy sieć Wi-Fi lub połączenie kablem LAN poprzez stację dokującą. W ten sposób wgrywamy nowe narzędzia i plany pomiarowe do pomięci urządzenia, oraz – w drugą stronę – przesyłamy wyniki pomiarów do pamięci komputera. Sam proces budowania i tworzenia narzędzia jest dość czasochłonny, jednak raz stworzone będzie służyć nam przez cały okres pracy z urządzeniem.

pomiar gap & flush
Tak w oprogramowaniu SPC3D prezentowany jest wynik pomiaru gap & flush pomiędzy zaokrąglonymi panelami…
pomiar krawędzi
… tak pomiar krawędzi w porównaniu z modelem CAD …
pomiary spoin
… a tak wygląda zwymiarowana spoina

Oprogramowanie umożliwia tworzenie złożonych planów pomiarowych. Plany możemy wzbogacić ilustracjami i instrukcjami tekstowymi, które będą widoczne dla operatora w trakcie pomiaru. Wyniki pomiaru mogą zostać przedstawione w jednym z wielu dostępnych formatów, dodatkowo program współpracuje z popularnymi aplikacjami do analizy SPC, np. QDAS czy MeasurLink. Zaawansowany użytkownik ma także możliwość definiowania własnego formatu wyjściowego danych, w zasadzie bez żadnych ograniczeń.

Zmierzmy się

Sam proces wykonywania pomiaru rozwiązany został bardzo intuicyjnie. Logiczny ciąg operacji podczas pomiaru (bez planu pomiarowego) jest następujący – wybieramy cechę którą chcemy zmierzyć (np. kąt), ustawiamy się we właściwym miejscu mierzonego obiektu i wciskamy spust. Szybkość, z jaką urządzenie interpretuje dane i wyświetla je na ekranie jest oszałamiająca. Szczególnie jeśli ktoś pracował wcześniej na poprzednich modelach, choćby poprzednim MX+. Od momentu wciśnięcia spustu do wyświetlenia wyników upływa dosłownie sekunda. Zakładamy oczywiście, że pomiar odbywa się w korzystnych warunkach otoczenia (oświetlenie) i wykorzystujemy poprawnie zbudowane narzędzie.

Po wciśnięciu spustu urządzenie wykonuje serię zdjęć linii lasera, następnie interpretuje dane i dopasowuje je do wybranego narzędzia. Wspomnieć należy o dwóch trybach wykonywania pomiaru. Pojedyncze, krótkie wciśnięcie spustu sprawia, że pomiar jest szybszy, nie mamy jednak możliwości modyfikacji położenia urządzenia w celu skorygowania błędów. Przytrzymanie spustu powoduje przejście w tryb Trigger Lock – system dokonuje pomiaru, jednak proces zakończy się dopiero po puszczeniu spustu przez operatora. W trybie tym możemy na żywo obserwować wyniki i dopasowanie danych, co pozwala na większą kontrolę nad całym procesem.

pomiary fazek
W trybie Trigger Lock mamy możliwość obserwacji wyników na żywo

W trakcie pomiaru – z uwagi na wykorzystanie metody triangulacyjnej – najistotniejsze jest zapewnienie odpowiedniego ułożenia urządzenia względem mierzonej cechy – im bardziej prostopadle, tym lepiej. Podczas tworzenia narzędzi mamy możliwość ograniczenia dozwolonego wychylenia urządzenia, co wymusi na operatorze dokładniejsze pozycjonowanie podczas pomiaru.

GapGun PRO radzi sobie z praktycznie każdym rodzajem powierzchni. Mierzy cechy na powierzchniach matowych i połyskowych, jasnych i ciemnych, lakierowanych i nie. Jedynie w przypadku mocno połyskowych elementów (np. chromowanych) i niesprzyjającym oświetleniu (jasne światło słoneczne) mogą pojawić się zakłócenia. Jednak i na to producent znalazł sposób – każda z głowic może zostać dostarczona w wersji „M”, dedykowanej do pracy z wysoce połyskowymi obiektami.

Ogólnie rzecz biorąc praca i wykonywanie pomiarów GapGun’em to spora frajda. Jak każdy przyrząd wymaga wyrobienia pewnego podejścia i zrozumienia zasad działania, jednak możliwości urządzenia i efekty jakie można dzięki niemu osiągnąć w pełni to rekompensują.

Okiem metrologa

W wybitnie specjalistycznej branży jaką jest metrologia, najbardziej jednak liczy się dokładność. Chcąc wyrazić tę cechę ilościowo, spotykamy się z problemem towarzyszącym laserowym urządzeniom pomiarowym. Producent deklaruje, iż urządzenie spełnia standardy Cg, Cgk oraz 6-sigma w każdym zastosowaniu. Dla nas metrologów zdecydowanie bardziej obrazowe jest jednak określenie błędu pomiaru, co uczynimy w drugiej części artykułu.

W tym miejscu chciałbym zakończyć pierwszą, teoretyczną część testu GapGun’a PRO. Zdając sobie sprawę, że test urządzenia w boju będzie dla Czytelnika zdecydowanie bardziej interesujący, celowo skróciłem opis do absolutnego minimum umożliwiającego zrozumienie zasady pracy i poznanie samego urządzenia. Ciąg dalszy, w którym przetestuję rzeczywiste możliwości pomiarowe urządzenia niebawem.

Dodaj komentarz