Témata
Reklama

Automatická analýza jakosti výlisků

S rozvojem hromadné výroby karoserií automobilů má toto téma stále narůstající význam. Optická 3D - měřicí technika v posledních deseti letech doznala v lisařině stále většího použití.

Vede to nejenom k aplikacím při navrhování výlisků, výrobních procesů, ale také ke zvyšování bezpečnosti při výrobě. V porovnání s běžným 3D souřadnicovým měřicím zařízením jde o bezdotykové, flexibilní, prostorové měření výlisků. Rychle zjištěné výsledky měření usnadňují také rychlou analýzu a následné praktické použití. Vizualizace geometrických měřicích dat v CADu umožňuje jejich rychlé porozumění a usnadňuje využití. 3D optická měřicí technika vede ke změření rozměrů a tvarů jednotlivých výlisků, montážních skupin a nástrojů.

Reklama
Reklama

Automatizovaná kontrola jakosti

Těžiště leží v automatizované kontrole jakosti. V průmyslové výrobě se prosadily měřicí buňky. Ty dovolují proměřit větší počet výlisků a z toho plynoucí lepší předvídatelnost možných problémů. Vyšší reprodukovatelnost měření umožňuje lepší výrobní bezpečnost. Jádrem je parametrický měřicí software, který umožňuje přesné navrhování měřicích buněk se všemi jejich komponenty a kinematickými částmi. Pomocí parametrických zpětně vysledovatelných inspekčních průběhů měření umožňuje cestu k centrální kontrole dílů. 3D optické měřicí systémy (proužkový promítací postup nebo laserový skener) se v lisařině vedle klasických měřicích strojů pevně etablovaly jako průmyslová měřicí technika. Proměřování při ní probíhá v množině bodů, místo pouze jednoho. Získaná naměřená data se používají v reversním inženýrství, jako vstupní hodnoty pro numerické simulace v konstrukci nástrojů a jejich zapracování (CAD/CAM), při vzorkování, zajišťování výrobní kvality (CAQ) a pro kontrolu výrobních procesů (PFU). 3D měřicí technika nachází podobné použití i u jiných výrobních procesů, jako ve slévárenství, objemovém tváření a výrobě výstřižků. I tam zkracuje výrobní časy, umožňuje rychlé hledání příčin vad, cílenou korekturu nástrojů, nižší zmetkovitost a zkracování časů zapracování nástrojů.

Systém pro celoplošné měření

Atos Triple Scan (obr. 1) spočívá na triangulačním principu. Při něm je na měřený povrch promítán vzorek pásků, který je snímán dvěma kamerami. Každá z kamer zpracovává digitálně během několika sekund pomocí softwaru Atos obraz s nejvyšší přesností. V porovnání se současným měřicím systémem na bázi pásků sleduje Atos Triple Scan všechny tři úhly stereokamery a projektoru (viz obr. 1 α1, α2, α3).

Obr. 1. Měřicí princip projekce pásků a triangulace1 Kamera 1, 2 Kamera 2, 3 Promítání pásků

Přitom se používá nová projekční technika „Blue Light Technology“, která senzor činí nezávislým na vlivech světla. Kamera, projektor a kontrolní systém jsou uloženy v robustní schránce. Ta je vyrobena z CFK kompozitu, odolného proti nárazům. Podle potřeby lze systém kdykoliv během několika minut kalibrovat. Velikost měřicího pole je měnitelná od 30 x 30 mm2 až ke 2 x 2 m2. Pomocí systému lze proměřovat díly až do velikosti padesáti metrů. Celý měřicí systém je snadno mobilní. Pro změření celého dílu se snímají jednotlivá měření prováděná v různých směrech. Uživatel může ručně senzor volně umísťovat vzhledem k měřenému dílu. Automobilový výlisek se tak dá změřit jednou osobou za méně než dvě hodiny. Měření je možné také automatizovat – robotizovat v měřicích buňkách (obr. 2).

Obr. 2. Atos Triple Scan je měřicí systém pro mobilní, stacionární nebo automatizované měření malých nebo velikých dílů.

Pro převod jednotlivých měření do souřadnicového systému má Atos Triple Scan systém dvě možnosti. Transformace je možná prostřednictvím buď k tomu nanesených referenčních značek, nebo bez referenčních bodů v závislosti na geometrii a konturách dílů, tj. v tomto případě výlisků. V obou případech probíhá transformace automaticky po každém měření bez zásahu obsluhy. Při každém měření software automaticky provádí kalibraci, sleduje pohyb senzoru a změnu prostředí. Tím se vylučují možnosti chyb obsluhy. Po proměření všech požadovaných ploch jsou jednotlivá měření polygonizována do softwaru. To znamená, že jsou automaticky eliminována překrytí a nadbytečná data. Výsledkem je řada měření, která jsou čistá, detailní a vzniká tzv. trojúhelníková síť STL. Ta je okamžitě použitelná pro následující procesy reverzního inženýrství, jako CNC frézování, rapid prototyping a porovnání ke CADovému návrhu dílu. Další zpracování až ke kompletní inspekci tvaru a rozměrů probíhá v GOM inspekčním softwaru. Výsledky se dají zpracovat graficky či ve formě tabulek, nebo zdarma ve volně použivatelných 3D prohlížečích (GOM Inspect).

Tvarová a rozměrová kontrola výlisků

Proměřování proběhla na příkladu výlisku automobilového dílu – vnitřku zadní kapoty. Měřicí pole bylo 700 x 500 mm2. Ke snadnějšímu zvládnutí měření byl výlisek fixován v měřicí poloze, která odpovídá souřadnicovému systému. Plánem bylo změřit přibližně 100 plošek, hraničních křivek a děrovaných míst. Bylo na to potřeba 14 jednotlivých měření v různých směrech. Robotizovaný měřicí systém (na obr. 3) to zvládl za tři minuty.

Obr. 3. Plechový díl – vnitřek zadní kapoty, ruční nebo automatické proměřování v robotizované měřicí buňce

Další zpracování naměřených dat probíhalo v GOM Inspect Professional Softwaru. Byl vytvořen prostorový popis geometrie výlisku v souboru dat STL, stejně jako hraniční křivky a děrování. K zarovnání měřicích dat byl použit RPS a nakonec proběhlo srovnání s CAD daty výlisku. Prostorově naměřená data dovolují znovu prohlédnout požadované místo. Barevné provedení usnadňuje analýzu naměřených dat. Měřicí plány mohou být provedeny ve všech běžných formátech a porovnány.

Tento systém se používá i v konstrukci a kontrole tvářecích nástrojů. Za použití 3D geometrie měření pomocí Atosu jsou možná následující použití: digitalizace polotovarů nástrojů k podpoře hrubovacích procesů, digitalizace nástrojů po jejich zapracování, určování otěru. Dále narůstá význam digitalizace měření výlisků, jejich skupin, vzorků, u výlisků k jejich analýzám a inspekcím ve výrobě.

Automatizovaná kontrola jakosti

V průmyslové výrobě jde o automatizované měřicí buňky. Automatizované buňky používá ve svých lisovnách Audi, Daimler, Ford, Opel, VW a další. Automatizovaná měření umožňují kontrolu tvaru a rozměrů a všech ploch, otvorů, ostřihování a odpružení a nakonec kompletních karoserií. Zde hraje stále větší roli navrhování těchto buněk, důsledná počítačová podpora kinematiky měřicích postupů a jejich virtuální kontrola. Mluví se o systémovém řešení virtuálního měřicího prostoru. Vždy se přitom používá software GOM Inspect Professional pro analýzu měření na páskových skenerech, laserových skenerech a dalších. Virtuální měřicí prostor v GOM Inspect Professional Software je na obr. 4 pro postranní díl osobního automobilu – část levá – a pro vnitřní díl zadní kapoty – část pravá.

Na obr. 5 je virtuální měřicí prostor pro automatizovaný GOM Inspect Professional Software pro postranní díl osobního automobilu. Podobné je to na obr. 6.

Obr. 4. Virtuální měřicí prostor v GOM Inspect Professional Software k automatizované inspekci postranního dílu karoserie osobního automobilu – část levá – a vnitřního dílu zadní kapoty – část pravá
Obr. 5. Virtuální měřicí prostor v GOM Inspect Professional Softwaru k automatické inspekci postranního dílu osobního automobilu, bez programování pozic robotu k 3D měření výlisku
Obr. 6. Virtuální měřicí prostor v GOM Inspect Professional Softwaru k automatické inspekci postranního dílu osobního automobilu, synchronizace digitálního off-line programování pozic robotu k měření výlisku s fyzikálními podmínkami.

Software dále umožňuje vyhodnocení naměřených dat a stanovení zkušebních zpráv pro měřený díl.

Analýza trendů

Za prvé z měření vychází analýza (dobrý a špatný výlisek), dále průběh odchylek pro rychlé určení procesů. Při seřizování lze pomocí 10 až 20 výlisků v cenově výhodně krátké době proměřit lisovaný výlisek, aniž by bylo nutné provádět to na jiném serveru. Může tak být vyhodnoceno libovolné místo výlisku. Tak lze v krátkosti vyhodnotit možné problémy a proces včas korigovat. To umožňuje nižší výrobní náklady a efektivní kontrolu kvality výlisků.

Doc. Ing. Jan Šanovec, CSc.
Ing. Vadimír Körber

Zdroj: Produktionssysteme und – methoden für den Leichtbau,Tagungsband T33, 32 EFB-Kolloquium Blechverarbeitung 2012, Bad Boll ISBN 978-3-86776-380-6

ČVUT v Praze, Fakulta strojní
Jan.Sanovec@fs.cvut.cz

Reklama
Vydání #3
Kód článku: 130353
Datum: 12. 03. 2013
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

Progresivní 3D skenery

Mimořádně zdařilé propojení špičkové technické charakteristiky, flexibilnosti aplikací a snadné ovladatelnosti představují nové 3D skenery řady CogniTens WLS400.

Skenování činných ploch tažného nástroje

Pro simulaci tažného procesu v programu AutoForm bylo potřeba získat přesná data činných ploch zkušebního tažného nástroje (tažnice, tažník a přidržovač). Tato data se vlivem výrobních tolerancí a nepřesností zcela jistě nebudou shodovat s konstrukčními (teoretickými) daty.

Související články
Čo ponúka priemyselná počítačová tomografia?

Rentgénová počítačová tomografia určená pre priemyselné využitie sa objavila na trhu len pred niekoľkými rokmi, no jej nesporné výhody presvedčili už množstvo zákazníkov, ktorí márne hľadali vhodnú technológiu pre nedeštrukčné vyhodnotenie kvality ich výrobkov.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Bezkontaktní měření vzdálenosti

V oblasti přesného měření vzdálenosti rychle roste využití bezkontaktních technologií. To je způsobeno mnoha faktory, z nichž těmi hlavními jsou, že zákazníci potřebují měřit mnohem přesněji (s rozlišením v řádu mikrometrů nebo dokonce nanometrů) a je třeba měřit proti obtížným povrchům nebo povrchům, kterých se nelze během procesu měření dotknout což jsou například křemík, sklo, plasty, miniaturní elektronické součástky, lékařské komponenty a také potraviny.

Nové možnosti měření textury a tvaru povrchu

Technické parametry a možnosti kontroly nově vyvinutých měřicích přístrojů nelze vždy považovat za finální a neměnné. Pokud se měřicí přístroje v  praxi uživatelů osvědčí, výrobce se vesměs logicky zaměří na jejich zdokonalování. Dalším vývojem sleduje zlepšení a rozšíření jejich aplikačních možností. Praktický příklad uvedeného postupu představují i nové možnosti aplikace řady měřicích přístrojů Talyrond 5xx, firmy Taylor Hobson.

Absolutní snímač pro každou příležitost

Yeti se stal legendou. Slyšel o něm snad každý z nás. Spojuje schopnost existence v nejdrsnějších podmínkách se schopnosti unikat pozornosti.

Objektivní měření kruhovitosti

Kontrola technických parametrů předpokládá nejen využití vhodných přístrojů a metod měření, ale i optimálních postupů provádění, které zajistí maximální věrohodnost získaných výsledků. I při měření kruhovitosti se vyskytuje řada faktorů, které ovlivňují objektivnost a přesnost výsledků kontroly.

Směry vývoje kontroly povrchu

Zvýšení rychlosti kontroly a rozšíření možností aplikace metrologických prostředků a systémů v praxi patří k současným vývojovým trendům měření a hodnocení kvality povrchu. Pokrok v kontrole povrchu je představen na novinkách v optickém interferometrickém měření, které v uplynulém období zaznamenalo velmi intenzivní rozvoj.

Kontrola kruhovitosti na přerušovaném povrchu

Měření a hodnocení kruhovitosti je často požadováno na součástech, jejichž povrch je přerušován drážkami, vybráními, otvory, apod. Příkladem jsou drážkované hřídele, ozubená kola, vzduchová ložiska, součásti s klínovou drážkou, atd.

Obrobkové sondy a úskalí jejich použití

Téměř většina z nově vyrobených, zejména pak sofistikovaných obráběcích strojů, je dnes vybavena obrobkovými měřícími sondami. V uživatelských návodech k těmto sondám se lze dočíst o tom, jakými přínosy je jejich nasazení ve výrobě ohledně efektivnosti, snižování vedlejších časů při mezioperačních a finálních kontrolách obrobků atd. Ano, to vše je pravdou, nicméně i měřící sondy mají svá úskalí - tak jako ostatně každé jiné měřící zařízení.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Silná geometrie s měkkým řezem

Existují prezentace produktů, které je potřeba přečíst si několikrát, než je člověk pochopí. Tato prezentace k nim ovšem nepatří. S-Cut SC-UNI je fréza, jejíž funkční princip lze přes její unikátní provedení, nebo právě proto, velmi snadno vysvětlit. Její břity ve tvaru S a extrémně nestejné dělení potlačující chvění vyvolané procesem obrábění vytvářejí z této frézy vysoce kvalitní nástroj, který v rámci veškerých srovnávacích testů poráží porovnávané frézy.

Software MSP - dva nástroje k bezchybné výrobě na 5osých centrech

V jednom z předchozích článků jsme se zabývali obslužným SW pro spínací dotekové měřicí sondy. Ukázali jsme, že běžná měřicí doteková sonda je vlastně jenom opakovatelný spínač a že použitelný výsledek nám dá až software v řídicím systému. Ať už pracujeme s makroprogramy přímo v paměti CNC nebo tvoříme vlastní cykly na úrovni CAD, výsledkem jednoho měření je obvykle údaj o jednom geometrickém prvku, maximálně vztah několika prvků (nový počátek nebo úhel natočení obrobkových souřadnic, průměr a osa díry, šířka drážky apod.). Také obslužný software skenovací sondy, která obvykle sbírá mnohem větší množství bodů než sondy spínací, většinou směřuje k hodnocení daného prvku nebo pravidelného geometrického tvaru.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit