Beim Bitmap
Scannen wird aus einem Foto die Luminanz (Helligkeitswerte) in
Höheninformationen umgerechnet. Das Bild wird dazu Zeilenweise abgefahren
(Gescannt) und in bestimmten Abständen die Helligkeitswerten ausgelesen und
abgespeichert. Nun kann man diesen Helligkeitswerten einen Höhenbezug zuordnen.
Es entstehen Fräswege. Diese können anschließend Simuliert oder gefräst werden.
Der Sinn ist,
daß eine Art Relief entsteht, welches dem Bild sehr ähnlich sieht. Der
Höhenunterschied kann dabei immer nur relativ gering sein. So ist es nicht
möglich aus dem Foto eines Gesichtes den gesamten Schädel in 3D zu
rekonstruieren.
Da bei dem
hier verwendeten Verfahren nur die Helligkeitswerte interessieren muss das Bild
ein schwarz/weiss Bild sein.
Die
Farbauflösung eines Bildpunktes ist üblicherweise 24bit. D. h. 8bit für jede
Farbe R(rot), G(grün) und B(blau). Beim Scannen wird nur ein Farbanteil
verwendet. Es stehen somit 8bit = 255 verschiede Zustände für die Höhenwerte
zur Verfügung. Da es sich um ein Relief handelt, und dies in der Regel eine
Höhe von 1 bis 5 Millimeter hat, ist die Auflösung mehr als genug.
Die Bilddatei
muss eine JPG- oder BMP-Endung haben. Zu beachten ist, das JPG-Bilder komprimiert
sind während BMP-Bilder nicht komprimiert sind. Für das Scannen eignen sich
Bilder ohne Komprimierung besser.
Wie geht man
vor?
Laden Sie
zuerst ein Bild ins Programm. Im Dateimenü F9 klicken Sie links im Fenster beim
Typ auf Bitmap. Über F9 können Sie eine Bilddatei laden. Anschließend müssen
Sie die Größe des Bildes anpassen.
Über F4 3D und
F7 Bitmap Scannen gelangen Sie in das Einstellfenster:
Geben Sie
zuerst das Interval ein. Wenn Sie TAB drücken oder mit der Maus auf ein anderes
Eingabefeld, wird eine vorab Berechnung gestartet. Sie sehen dann die Anzahl
der Knoten. Ferner wird jeder Meßpunkt sichtbar. 10 zeilen rot dann 10 zeilen
weiss, usw.
Im Z-Bereich
stellen Sie die Höhe ein. Zuletzt ergänzen Sie die CAM-Daten. Durch klick auf
START wird das eigentliche Digitalisieren gestartet, es entsteht ein Objekt.
Dieses können Sie Simulieren und schließlich fräsen. Verwenden Sie den
Drei-Fenster-Betrieb.
Anzeigen der
Bildinformation.
Jeder
Bildpunkt ist in diesem Beispiel 8 Hundertstel groß.
Größe X: Die Breite des Bildes in
Pixeln
Größe Y: Die Höhe des Bildes in
Pixeln
Auflösung X: Wieviel Millimeter ist ein Bildpunkt lang
Auflösung Y: Wieviel Millimeter ist ein Bildpunkt hoch
Arbeitsgröße in
Millimetern. Die Arbeitsgröße kommt von der Materialgröße.
Interval: Im
Abstand von Interval werden die Bildpunkte ausgelesen. Je feiner das Interval,
desto größer wird auch die pcdreh Datei. Das Interval sollte auch zum Fräser
passen. Ein Interval von zwei Hundertstel passt
nicht zu einem 2mm Fräser! Jeder Knoten entspricht einem Meßwert,
sichtbar, wenn Sie die Knotenanzeige einschalten.
Material X: Scannbereich Breite
Material Y: Scannbereich Höhe
Anzahl Zeilen:
Die Anzahl der Zeilen wird aus der Höhe des zu scannenden Bereiches
sowie dem Interval errechnet.
Anzahl Knoten:
Aus der Fläche des zu scannenden Bereiches sowie dem Interval wird die
Anzahl der Knoten innerhalb der pcdreh Datei errechnet und angezeigt. Prüfen
Sie Ihre Einstellung unter F8 F5 F8 ob genügend freie Knoten zur Verfügung
stehen.
Hier wird
bestimmt, wie die Helligkeit zur Höhe umgesetzt wird.
Im Feld wird der höchste Helligkeitswert aus dem Bild
angezeigt. Weisen Sie dem hellsten Helligkeitswert den höchsten Z-Wert zu
Im Feld wird der niedrigste Helligkeitswert aus dem
Bild angezeigt. Weisen Sie dem dunkelsten Helligkeitswert den tiefsten Z-Wert
zu.
Unter
Auflösung sehen Sie dann wie groß/klein ein Höhensprung in Z-Richtung ist.
Der Vorschub,
der bei den gescannten Strecken eingesetzt wird. Dazu wird automatisch F8 F9
aufgerufen.
Der
Fräserdurchmesser, der dem gescannten Strecken bzw. dem Objekt zugeordnet wird.
Dazu wird automatisch F8 F8 aufgerufen.
Gesamte
Strecke in Metern. Das ist die Länge, die der Fräser beim Fräsen zurücklegen
muss.
Aus der
Strecke und dem Vorschub ergibt sich die voraussichtliche Laufzeit, Angezeigt
in:
Stunden :
Minuten : Sekunden
Da Grautöne in
Bilder immer aus nebeneinander liegenden Pixeln unterschiedlicher Helligkeit
bestehen ergibt sich ein ständiges Auf und Ab. Siehe Bildunterschied JPG und
BMP am Ende des Dokumentes. Für das Auge entsteht beim betrachten des Bildes
ein gleichförmiger Helligkeitsverlauf. Beim Fräsen allerdings sieht die
Oberfläche sehr rauh aus. Desweiteren ist der Fräserdurchmesser meistens zu
groß um allerfeinste Höhenunterschiede wiedergeben zu können. Deshalb besteht
die Möglichkeit die gescannten Z-Werte zu glätten. Leider wird dadurch
allerdings auch die Eigentliche Kontur verändert. Es gibt mehrere Möglichkeiten
einen Scan zu glätten. Am besten probiert man das eine oder andere verfahren in
der Praxis aus.
Generell
bestehen folgende Möglichkeiten:
1)
Hier wird nicht geglättet
2)
Immer wenn die Z-Achse sich aufwärts und anschließend abwärts bewegt,
oder umgekehrt, wird das mathematische Mittel erzeugt.
3)
Es werden nur Wechsel geglättet, wo eine Strecke auf und die nächte
abwärts führt. Sind zwei Strecken hintereinander auf und zwei Strecken
hintereinander abwärts, wird nicht geglättet. Dadurch werden starke
Höhenunterschiede beibehalten bzw. nicht geglättet.
4)
Einfache Z-Wechsel werden bis zu einem bestimmten Wert in Millimetern
geglättet. Ist der Wechsel größer wird nicht geglättet.
Anzahl der Glättungen:
Hier werden alle Strecken in
Abhängigkeit der Anzahl mehrmals durchlaufen. Dabei wird jede gescannte Zeile
immer glatter und damit natürlich auch das Endergebnis.
Die folgenden Bilder
verdeutlichen dies:
Anzahl = 0
Anzahl = 1
Anzahl = 2
Anzahl = 5
Beispiele zum Glätten:
Ohne Glätten. Die weißen
Kreise stellen einen 1.0mm Fräser dar. Die Höhe Z-Höhe ist 2.0mm.
Anhand der Kreise als auch
der Simulierten Fräsbahn ist ersichtlich, das der Fräserdurchmesser nicht
überall bzw. kaum in die Kontur passt.
Allgemeines:
Die Kontur
entsteht im Prinzip durch Dauerschlichten. Es wird an der unteren Materialkante
angefangen und um den Wert Interval bis zum zur oberen Kanten fortgeführt. Das
„Schlichtaufmaß“ ist dabei das Interval.
Welche
Vorschübe sind Sinnvoll?
1) Maschine:
Der Vorschub richtet sich zum einen danach, was die Maschine leisten kann.
Die Steuerung hat bei einem Fräsplotter weniger Masse zu bewegen als bei einer
2t Werkzeugfräsmaschine.
2) Spindel-Drehzahl:
Je höher die Drehzahl sein kann desto höher kann der Vorschub gewählt
werden. Eine Obergrenze existiert quasi nicht. Ist die Untergrenze zu niedrig
gewählt, gibt es Werkzeugbruch.
3) Fräserdurchmesser:
Je größer der Durchmesser desto höher kann der Vorschub gewählt werden.
Umgekehrt wird bei kleineren Durchmessern die Drehzahl immer wichtiger.
4) Schnittiefe:
Die Faustformel Tiefe = Fräserdurchmesser : 2 gilt auch beim 3D-Fräsen.
Obwohl meist die gesamte mögliche Schnittiefe des Fräsers ausgenutzt wird, aber
nur ein kleiner seitlicher Span genommen wird (Schlichten), kann der Vorschub
bleiben.
Ein kleines Beispiel verdeutlich dies:
Das Spanvolumen bei einem Fräser mit D=1.5mm
Herkömmlich: A=D/2 * D = 0.75mm * 1.5mm = 1.125qmm
Schlichten: A=Interval (Schlichtaufmaß) * Tiefe = 0.2mm * 3.5mm = 0.7qmm
Richtwerte
Vorschub bei Fräserdurchmesser 1.5
Drehzahl |
Vorschub |
3000 |
1.0 – 2.0 |
10000 |
4.0 – 6.0 |
30000 |
8.0 – 12.0 |
Auflösung JPG-Datei:
In den folgenden Beispielen
wird ein Interval von 0.2 Millimetern verwednet. In der JPG-Datei sind die sich
wiederholenden Komprimierungsblöcke deutlich zu sehen:
Bessere Auflösung mit BMP-Datei:
In der BMP-Datei sind die
Pixel viel gleichmäßiger angeordnet und damit ergibt sich auch ein besseres
Fräsbild:
Tipps:
Erhaben fräsen:
Fräsen Sie ein Bild erhaben,
sollten Sie unbedingt mit einem 4.0 oder 6.0 mm Fräser eine Rechteck, so groß
wie das Material bzw. der zu scannende Bereich ist vorfräsen. Die Tiefe muss
mindestens so tief sein, wie das Bild tief gefräst wird, besser 0.1 mm tiefer.
Das Rechteck muss um den hinterher verwendeten Fräser kleiner ausfallen. Damit
die erste Bahn nicht ins Volle geht. Werkzeugbruch wäre die Folge.
Wollen Sie Beispielsweise
mit einem 1.0mm Fräser das Bild fräsen und mit einem 4.0mm Fräser vorfräsen, so
müssen Sie:
Abzug= Fräser 1.0mm –
2xInterval = 1.0 - 0.4= 0.6
Fräser 4.0mm – Abzug = 4.0 –
0.6 = 3.4
Es muss gewährleistet sein,
das der Fräser 1.0mm beim ersten Schnitt nur das Interval abnimmt.
Positiv (Erhaben) oder Negativ Fräsen:
Invertieren Sie einfach die
Z-Werte. Siehe F4 F2 XYZ F4-F2-XYZ.htm
Liegen alle Z-Werte oberhalb
vom Material können über F5 F1 die Z-Tiefe auf die Frästiefe einstellen.
Das Scannen wird gestartet.
Es entsteht ein Fräsbares Objekt.
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