SKANERY METROLOGICZNE 3D

Transkrypt

1 SKANERY METROLOGICZNE 3D seria smartscan HE 3D pomiarowe.pl

2 Skaner serii smartscan to precyzyjna grupa skanerów światła strukturalnego. W ramach tej grupy wyróżniamy modele z przeznaczeniem do digitalizacji oraz metrologii. Modele przeznaczone do digitalizacji to: smartscan standard smartscan C2 smartscan C5 Modele przeznaczone do metrologii to: smartscan 1.4HE smartscan 4.0HE Podczas wyboru skanera do kontroli jakości, należy rozważyć następujące kwestie: dokładność odtworzenia za pomocą skanera W przypadku wykorzystywania skanerów do digitalizacji, dokładność odtworzenia nawet dla podstawowego skanera jest na tyle duża, że aspekt ten może być częściowo pomijalny. Należy zwrócić jedynie uwagę, czy możliwe jest właściwe odwzorowanie szczegółów. W przypadku skanerów metrologicznych, dokładność ta powinna być najważniejszym kryterium. Powinniśmy starać się dobrać taki skaner, aby najmniejsza tolerancja wykonania naszego wyrobu była 5 10 razy większa od maksymalnego błędu określonego w specyfikacji danego modelu stopień złożoności geometrii obiektu przeznaczonego do skanowania Jeśli obiekt posiada wiele skomplikowanych kształtów, złożonej geometrii i miejsc trudnodostępnych, powinniśmy kierować się wyborem skanera posiadającego dwie kamery oraz trzy kąty triangulacyjne. Systemy jednokamerowe będą wymagały znacznie większej ilości pozycji do skanowania, co przedkłada się na czas pracy. Obraz taki cechuje też większy ilość szumu. gabaryty minimalne oraz maksymalne obiektu skanowanego Elementem krytycznym jest zawsze najmniejszy wymiar. Powinniśmy tak dobierać pole pomiarowe, aby wykorzystywać całą rozdzielczość skanera na obiekt. Zbyt duże pole pomiarowe, przy stałej rozdzielczości kamer powoduje, że część z pikseli jest filtrowana i nie bierze faktycznego udziału w procesie digitalizacji. barwę i materiał z jakiego wykonano detal Szkło, złoto czy elementy niklowane będą wymagały specjalnego matowienia detali z użyciem preparatów. O ile w metrologii, przy dużych tolerancjach wykonania, nie stanowi to problemu, o tyle w przypadku obiektów muzealnych, może stanowić to realną przeszkodę w procesie digitalizacji.

3 SKANERY DO METROLOGII smartscan 1.4 HE/4.0 HE Belka w włókna węgowego z zamocowaną kamerą pomiarową gwarantująca dużą sztywność, niską masę oraz charakteryzująca się ładnym wyglądem. Modele te umożliwiają rozszerzenie zakresu pomiarowego oraz zmianę odległości roboczej skanera poprzez wymianę tych belek (dostarczane w zestawie). Zmiana belek jest wymagana w przypadku przejście pomiędzy różnymi grupami z dostępnych zakresów pomiarowych np z M na L. Dla jednego zakresu pomiarowego stosujemy ten sam typ belki a do zminay pola pomiarowego wymieniamy tylko soczewki. Rzutnik prążków referencyjnych. W zależności od wersji urządzenia, do dyspozycji mamy lampę halogenową 100W/250W lub oświetlenie LED (niebieski, zielone, czerwone, białe) Kamery pomiarowe. Mamy dwie kolorowe lub czarno białe kamery o rozdzielczościach odpowiednio 2 x 1.4Mpix 2 x 4.0 Mpix Wskaźnik laserowy pozwalający na szybką wizualizację właściwej odległości pomiarowej. Uchwyt pozwalajacy na wygodną manipulację urządzeniem oraz bezpieczne przenoszenie urządzenia Podstawa służąca do zamocowania skanera na statywie. Widok zdemontowanych belek pozwalajacych na poszerzanie zakresu pomiarowego (narzędzia w zestawie)

4 ZAKRESY POMIAROWE Model urządzenia ZAKRES POMIAROWY M 125 M 200 M 300 M 475 (110x80) (165x125) (250x185) (395x295) smartscan 1.4 HE M 600 (480x410) M 850 (650x560) S 030 (25x20) S 060 (50x40) S 125 (100x75) L 750 (560x470) L 1500 (1250x950) smartscan 4.0 HE S 125 (100x95) M 400 (285x280) S 225 (170x170) M 700 (510x510) L 600 (435x435) M 850 (600x600) L 1250 (910x910) Zmiana zakresu pomiarowego jest krótkotrwała i nie wymaga specjalnych umiejętności. Polega on na wykręceniu starego zestawu soczewek i wkręceniu nowego. Każdy taki zestaw to trzy soczewki, po jednej na obiektyw plus dodatkowo soczewka na rzutnik prążków. Każdy zakres pomiarowy np: M 125 czy M 550 to kolejny, dodatkowy zakres pomiarowy, bowiem soczewki te są o stałym powiększeniu i odgórnie zdefiniowanej konfiguracji. Wraz z zestawem soczewek dostarczana jest specjalna płyta kalibacyjna, która umożliwia kalibrację nowego zestawu. Należy na tym etapie podkreślić, iż kalibracja taka nie musi odbywać się zaraz po ich wymianie. Proces ten można wykonać po zakończeniu skanowania, a następnie całą naszą pracę należy ponownie przeładować z nowymi parametrami dla kamer. Dla zakresu typu M (np dla skanera smartscan 1.4HE M 125; M 200; M 3000 i M 475) zmiana pola odbywa się poprzez zmianę soczewek. Skolei sprzejście pomiedzy zakresem serii M a S wymaga dodatkowo zmiany belki, na której zamontowane są kamery. O ile czynność ta wymaga dodatkowego nakładu czasowego, to jednak czynik skaner bardziej uniwersalnym i daje dodatkowe możliwości pomiarowe bez konieczności inwestowania w skaner o większym zakresie pomiarowym. Inną koncepcją cechuje się model stareoscan (opisany w oddzielnych materiałach), który nie wymaga wymiany belek. Jego budowa pozwala na zmianę położenia kamer w ciągu minuty eliminując konieczność demontażu jakichkolwiek podzespołów.

5 OPROGRAMOWANIE Skanery są obsługiwane za pomocą firmowego oprogramowania o nazwie Optocat. Pozwala ono na łączenie skanów na kilka sposóbów: bez znaczników poprzez wskazywanie punktów podobnych z punktami referencyjnymi naklejane na obiekt lub przy wykorzystaniu piramidek referencyjnych ze stolikiem obrotowym CNC z wykorzystaniem robora pozycjonującego skaner lub obiekt Oprogramowanie posiada całkowicie polski interfejs. Proces digitalizacji jest pierwszą czynnością, jaką należy wykonać przed przystąpieniem do wymiarowania. Jest on ograniczony do ustawienia kilku parametrów, z których najważniejszym jest czas naświetlenia podczas zczytywania prążków referencyjnych. Dzięki automatycznej funkcji AUTONAŚWIETLANIE, system sam wybierze dla nas odpowiedni czas przesłony. Przy tak zdefiniowanych parametrach, możemy utworzyć nasz własny szablon, który będzie zawierał nie tylko parametry kamer, ale wszystkie inforamacje związane z robotem czy stolikem numerycznym. Po zakończeniu digitalizacji, do wyboru mamy kilka formatów zapisu danych. Najpopularniejsze to *.STL; *.PLY; *.CTR

6 OPROGRAMOWANIE Skanuj swój detal i przeprowadź automatyczną P E Ł N Ą I N S P E K C J Ę C A D w k i l k a m i n u t GD&T w szczegółach Zgodność z ASMEY 14.5M 1994 Warunki materiałowe (MMC, LMC) Wzorce elementów Równoczesne wymagania Odchyłka krzywizn Analiza częściowa linii i linii elementów GD&T Zapewnia montowalność i współpracę części Odchyłka krawędzi Kontrola trudnych ostrych krawędzi Punkty Porównuj z modelem wybrane punkty Analiza obrysu Weryfikacja funkcjonalności Pełna odchyłka Porównuj cały obiekt z modelem CAD w kilka sekund Przekroje Łatwe przejście z 3D na przekroje 2D Wykres krzywizn Analiza ciągłości powierzchni Analiza grubości Ciągła weryfikacja grubości ścianek Kontrola przekroju Graficzna reprezentacja odchyłek i łatwa kontrola GD&T Podziel się wynikami Anieodpłątna przeglądarka pozwalająca na przeglądanie wyników Publikowanie wyników 3D na stronach www Dopasowanie Automatyczne porównywanie Dopasowanie 3 2 1, RPS i inne Automatyczny skan System obróbki siatki Mesh Pozwalający na łątwe i szybkie złożenie obiektu ze skanów Łatwe raportowanie Raporty dostosowane do użytkownia Możliwość publikacj w PDF czy PowerPoint Tworzenie szablonów

7 AKCESORIA Proces skanowania może zostać częściowo zautomatyzowany dzięki zastosowaniu numerycznie sterowanych stolików obrotowych lub uchylno obrotowych. Stanowisko pracy wyposażone w taki stolik to oszczędność czasu ze wzglęu na automatyzację pomiaru, ale również ze względu na samoczynne łączenie się pojedynczych skanów, bez konieczności naklejania znaczników lub wskazywania podobnych miejsc. W przypadku obrócenia detalu, w celu doskanowania od podstawy, oprogramowanie OPTOCAT daje możliwość kontynuacji skanowania przy zmienionych warunach pracy (zmiana położenia skanera względem detalu albo vice versa). Możliwe stoliki: ręczne ( z lewej); uchylno obrotowe (po środku) oraz obrotowe (z prawej) Bezpieczeństwo transportu do bardzo istotny element, jeśli nasz skaner będzie podróżował i zajdzie potrzeba wykonywania usług poza stałym miejsce stacjonowania urządzenia. Firma Breuckmann oferuje specjlanie dostosowane walizki dostosowane wewnątrz do kształtu skanera. Dodatkowo stoliki oraz wzorce kalibracyjne też mogą posiadać oddzielne opakowanie. Możliwe walizki: dla stolika CNC ( z lewej); dla skanera (po środku) oraz dla wzorca (z prawej) Każdy skaner wymaga zastosowania statywu. Stosujemy profesjonalne trójnogi włoskiej firmy Monfrotto. Pozwalają one ma manipulowanie skanerem dookoła własnej osi oraz w kierunku pionowym. Statyw taki dodatkowo wyposażony jest z poziomice, dzięki czemu możemy mieć pewność, że stoi prosto i stabilnie.wysokość podnoszenia skanera waha się w zakresie od mm. Dla wymagających, posiadamy również masywne statywy na kółkach o masie własnej 35kg i z długim na 90cm ramieniem. Statywy takie są dedykowane na warsztat, dzięki czemu skaner ma stabilną podstawę i zapobiegamy przypadkowemu potrąceniu urządzenia.

8 PRZYKŁADOWA KONFIGURACJA Każy skaner dostarczony jest z niezbędnym zestawem soczewek, wzorcem kalibracyjnym oraz oprogramowaniem pozwalajacym na digitalizację detali. Skaner 3D smartscan Klient może sam dokonać wyboru źródła zakupu komputera. Automatyzacja procesu skanowania z możliwością obracania 360 i/lub wychylania detalem o ±45. Automatyczny stolik wychylno obrotowy Rozwiązanie pozwalajace na oszczędność czasu, lecz nie jest wymagane do digitalizacji 3D. Siatka trójkątó uzyskana za skanera 3D jako niezbędny wynik procesu skanowania. Standardowa funkcjonalność skanera. Wynik w foramtach: *.STL; *.PLY; *.CTR; *.ASCII Skan 3D siatka trójkątów Oprogramowanie metrologiczne OPTO CAT Verifier niezbędne do przeprowadzenia analizy metrologicznej na podstawie danych uzyskanych ze skanera oraz modelu 3D CAD. Oprogramowanie OPTOCAT Do pobrania z www darmowy pakiet oprogramowanie inspekcyjnego Viewer. Przekrój 2D z modelu 3D Porównanie DETAL MODEL Wymiarowanie GD&T

9 PRZYKŁADOWE WYNIKI Porównanie MODEL SKAN z kolorową mapą błędów Pełne wymiarowanie Przekroje wraz z wymiarowaniem

10 PRZYKŁADOWE WYNIKI Widok modelu CAD Widok obiektu zeskanowanego Wynik porównania MODEL DETAL Wymiarowanie w widoku 3D Przekrój 2D wykonany na podstawie modelu 3D

11 RAPORT Z APLIKACJI KLIENTA 3D KONTROLA JAKOŚCI OBUDOWY PRZEKŁADNI BIEGOWEJ DLA SAMOCHODÓW KOMERCYJNYCH Firma ZF Friedrichshafen AG jest wiodącym producentem przekladni kół zębatych w branży samochodów komercyjnych. Kompletne zabudowy skrzyni biegów są wykonywane z aluminium przy wykorzystaniu metody odlewania ciśnieniowego. Bazując na odlewie zaprojektowanym w systemach CAD, tworzone kokilie mają wiernie odzwierciedlać kształt osłony przyszłych komponentów. Podczas nowoczesnych procesów wytwarzania, na kształ wpływa temperatura, pojemność, ciśnienie, czas oraz kształ narzędzia. Aby zapewnić kontrolę jakości dla odlewów, przestrzegając zdefiniowanych tolerancji, proces kontroli musi być wydajny i w sposób spójny obejmować szerokie spectrum wymiarów. Zpewnienie najwyższej jakości jest możliwe, kiedy do gry wchodzi wysokiej rozdzielczości system pomiarowy firmy Breuckmann. Technika pomiarów optycznych wynaleziona przez Breuckmann GmbH oferuje idealne rozwiązanie dla zapewnienia jakości w obszarach pierwszej, pełnej kontroli lub przy produkcji seryjnej. Zakres zastosować rozciąga się poprzez laboratorium a kończy na automatycznych liniach wyposażonych w roboty przemysłowe. CEL I ZADANIE POMIAROWE Zakres kontroli w firmie ZF dla obudowy skrzyni biegów jest rozległy: najpierw, aby mieć pewność wykonania prototypu, przeprowadzana jest PEŁNA weryfikacja pierwszego produktu. Jednym z wymogów takiego odlewu jest zachowanie możliwie największej sztywności i wytrzymałości konstrukcji, dlatego też tak istotna jest szczegółowa weryfikacja. Podczas produkcji seryjnej, kiedy to mówimy o standardach kontroli, jakość stanowi element kluczowy. Taka kontrola obejmuje zarówno elementy zewnętrzene kontur, ale i analizę wewnątrzpod względem uszkodzeń i wad ukrytych. Jednym z istotnych parametrów jest weryfikacja grubości ścianek. Parametr ten stanowi optymalną proporcję dla sztywności i wytrzymałości konstrukcji. Ostatecznie, narzędzia wykorzystywane w procesie produkcji, również muszą być poddawane okresowej kontroli. Należy się upewnić, że zatarcia i zużycia są rozpoznawane na wstępnym etapie produkcji a tym samym nie wpłyną na jakość wyrobu końcowego. Cały proces weryfikacji może być przeprowdzony zarówno ręcznie jak i automatycznie w połączeniu z automatycznym stolikiem obrotowym czy robotem (produkcja seryjna). SYSTEM POMIAROWY I JEGO KONFIGURACJA Do przeprowadzenia pełnej pierwszej inspekcji, wykorzystano skaner z oświetleniem halogenowym 250W oraz dużym polem pomiarowym smartscan 3D HE. Do zachowania częściowo zautomatyzowanej kontroli i pozyskiwania danych, zastosowano automatyczny stół obrotowy turntable 200, który charakteryzuje się bardzo dużą nośnością.

12 RAPORT Z APLIKACJI KLIENTA 3D KONTROLA JAKOŚCI OBUDOWY PRZEKŁADNI BIEGOWEJ DLA SAMOCHODÓW KOMERCYJNYCH PRZEBIEG Podczas procesu skanowania, na początku generowane są pojedyncze skany, które to są dopasowywane ze sobą i łączone w siatkę trójkątów. Proces ten odbywa się w ramach podstawowego pakietu oprogramowania oferowanego przez producenta OPTOCAT (dostępny w werji polskojęzycznej). W kolejnym kroku, wygenerowane dane są importowane przez specjalistyczny program inspekcyjny (w tym przypadku Polyworks/Inspector z firmy Innovmetric), dzięki któremu możliwym jest przeprowadzenie analizy geometrycznej skanowango obiektu. Proces w szczegółach: Wykorzystując standardowe kąty triangulacyjne, pojawia się problem z głębokimi, ukrytymi strukturami, które nie mogą być przechwycone z odpowiednią jakością. Dzięki elastycznej konfiguracji kamer dla modelu z serii smartscan 3D, proces skanowania może być przeprowadzony przy wykorzystaniu trzech kątów triangulacyjnych wynoszących 30, 20 i 10. Dzięki temu możliwym jest pozyskanie danych dla obszarów trudnodostępnych dla klasycznych rozwiązań. 1. Przygotowanie do pomiaru i pomiar Ustawienie kamer, stołu obrotowego i obiektu pomiarowego Kalibracja sensora i weryfikacja (VDI2634/2) w oparciu o wzorzec z kulami Pomiar obudowy skrzyni biegów (skanowanie oraz wizualizacja) Generowanie danych 3D (format: STL lub PLY) 2. Porównanie z danymi CAD Zdefiniowanie parametrów weryfikacji (elementy, przekroje, skalowanie) Porównanie NOMINAŁ/AKTUALNY (kolorowa reprezentacja mapy odchyłek) Generowanie i przetwarzanie raportu pomiarowego Optymalizacja odlewu i adaptacja procesów produkcyjnych WNIOSKI Jeśli dysponujemy modelem CAD, jest on bezpośrednio ładowany jako referencje. Klasyczną weryfikacją jest reprezentowanie odchyłki pomiędzy modelem CAD a zeskanowanym detalem, za pomocą kolorowej mapy odchyłek. W taki sposób, szybko i skutecznie można ocenić jakość wyrobu, a tym samym wpłynąć na parametry produkcji. Metodyka taka pozwala wydziałowi jakości na utrzymanie wysokiej wydajności nawet przy dużej presji czasowej z jednoczesnym zachowaniem wysokiej jakości wyrobu końcowego. W porównaniu do klasycznej metody wykorzystującej maszyny współrzęnościowe, system firmy Breuckmann smartscan 3D HE pozwala znacznie szybciej i łatwiej przetworzyć dane w ujęciu obiektów formowanych matematycznie. Dodatkowo użytkownik ma do dyspozycji znacznie więcej danych, dzięki czemu ma możliwość podejmowania właściwych decyzji podczas wprowadzania zmian w procesie produkcji.

13 Przedstawiciel w Polsce: PRIMA Polska Sp. z o.o. Ul. Warecka Poznań Tel: e mail: info@instrumenty pomiarowe.pl pomiarowe.pl