Témata
Reklama

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.

Otázkou však je, jak velké jsou odchylky a jaký vliv mají na vlastní tažný proces. Zejména z důvodu další práce s naměřenými daty bylo proto zvoleno bezkontaktní měření pomocí průmyslového 3D skeneru Atos III Triple Scan dodávaného firmou GOM (obr. 1). Měření bylo provedeno u  firmy MCAE Systems Kuřim, která tato zařízení v ČR prodává a několik jich také provozuje.

Reklama
Reklama
Reklama

Mobilní bezdotykový optický 3D skener

Atos je mobilní bezdotykový optický 3D skener firmy GOM určený pro nejrůznější aplikace. Jeho vysoká výkonnost, velké rozlišení a široká flexibilita měřicích objemů umožňující přesnou a efektivní kontrolu kvality výroby (Quality Control), ukládání optimalizovaných dat z  designových aplikací, skenování poškozených tvarových vložek a celých sestav lisovacích nástrojů a vstřikovacích forem. Nejširší využití má systém Atos v oblastech CAD, CAM a FEM, kde je vyžadováno měření reálných objektů a jejich následné srovnání s teoretickým modelem. Všechny systémy Atos mohou být doplněny o počítačem řízený rotační stůl. Proces měření je založen na principech optické triangulace, fotogrammetrii a metodě Fringe Projection. Na povrch objektu jsou promítány pruhy světla, které jsou snímány pomocí dvou kamer s CCD čipem. Příslušný software z těchto záběrů vypočítá prostorové souřadnice jednotlivých bodů – tzv. mraku bodů a z těchto bodů je vytvořena optimalizovaná polygonální síť (*.stl). Tuto síť lze importovat do programu GOM Inspect, kde lze provádět různé úpravy včetně rekonstrukce sítě měřeného povrchu a následně ji nebo její část importovat jako nástrojovou plochu do simulačního programu, v tomto případě do programu AutoForm. Skener Atos III Triple Scan disponuje dvěma vysokorychlostními kamerami, každá kamera má rozlišení CCD čipu 8 000 000 bodů. Tímto zařízením je možné měřit plochy 38 x 29 až 2 000 x 1 500 mm s hustotou bodů 0,01–0,61 mm. Zařízení disponuje technologií modrého světla a laserovým odměřováním vzdálenosti.

Eliminace odlesků na měřených dílech

Před vlastním měřením byly všechny měřené nástrojové díly (jejich činné části) opatřeny nástřikem jemného prášku oxidu titaničitého (TiO2) rozpuštěného v technickém lihu. Tento nástřik je nutný z důvodu eliminace odlesků na měřených dílech. Vrstva nástřiku je velmi slabá, tak aby neovlivnila měřené rozměry (obr. 2).

Obr. 1. Pracoviště skeneru Atos III Triple Scan
Obr. 2. Díly opatřené nástřikem a referenčními značkami

Na takto upravené díly byly nalepeny referenční značky (obr. 2), tak aby při snímání jich bylo vždy z každého směru vidět několik a mohlo dojít ke kontinuálnímu přenosu měřených geometrií. Postupně byly jednotlivé díly umístěny na otočný stůl v dosahu skenovacího zařízení Atos III Triple Scan. Na obrázku 3 jsou viditelné zaostřovací prvky kamerového systému. Při vlastním skenování povrchu byly na umístěný díl v modrém světle promítány kontrastní pruhy (obr. 4) a za současného otáčení dílu byly vysokorychlostními kamerami pořizovány snímky, ze kterých obslužný program vygeneruje jednotlivé body. Počet těchto bodů je možné po ukončení snímání redukovat a současně odstranit špatné body a šumy vzniklé při snímání.

Obr. 3. Zaostřovací prvky systému
Obr. 4. Promítání pruhů na nástroj v modrém světle

Skutečná plocha skenovaného povrchu

Z  těchto bodů je potom vytvořena polygonální síť (formát *.stl), která již reprezentuje skutečnou plochu skenovaného povrchu. Tuto síť je dále podle potřeby možné upravovat, např. v detailních místech síť zjemnit. Nalepené referenční značky umožňují získat přesné údaje i při otočení dílu, tak aby byla naskenována plocha, na které byl díl položen (obr. 5).

Obr. 5. Propojení měřených ploch přes referenční značky

V průběhu skenování jsou obslužným programem naměřená data průběžně zpracovávána a zobrazována na obrazovce počítače a obsluha tak má přehled o oblastech naskenovaných bodů (obr. 6).

Obr. 6. Barevné zvýraznění nasnímaných bodů na jednom snímku tažníku

Export dat

Polygonální síť (*.stl) naskenovaného povrchu nástroje lze buď přímo načíst do programu AutoForm jako příslušnou nástrojovou plochu, nebo ji lze exportovat do 3D konstrukčního programu, tam ji libovolně upravit či doplnit a v grafickém formátu (např. *.igs, *.step) ji opět načíst do AutoFormu jako skutečnou nástrojovou plochu.

Pro vyhodnocení odchylek činných ploch dílů skutečného nástroje proti teoretickým konstrukčním datům byl použit program GOM Inspect V7.5, který je volně přístupný na stránkách firmy GOM.

Porovnání odchylek mezi oběma geometriemi

Po založení nového projektu se v prostředí Explorer provede nejprve import CAD dat teoretických ploch a potom se importuje naskenovaná síť skutečného nástroje.

Obr. 7. Mapa odchylek (nepřesností) ploch skutečné tažnice od teoretického modelu

Obě geometrie se zarovnají klíčovými geometrickými prvky na sebe a provede se porovnání odchylek mezi oběma geometriemi, přičemž první z nich je vždy referenční. Na obr. 7 je výstupní protokol programu GOM Inspect s mapou odchylek činné plochy tažnice skutečného nástroje od teoretického modelu včetně histogramu. Tento praktický výstup je dosažitelný ve velmi krátkém čase a může kromě jiného sloužit i  k rychlé úpravě nástrojů při výrobě nebo kontrole opotřebení nástrojů ve výrobním procesu již používaných. Popisovaný systém skenování povrchů je oproti klasickým dotykovým měřicím systémům komplexnější a podstatně rychlejší.

Ing. Vladimír Körber
doc. Ing. Jan Šanovec, CSc.

V příspěvku byly použity materiály firmy GOM a MCAE Systems Kuřim.

FS ČVUT v Praze

vladimir.korber@seznam.cz

Reklama
Související články
Chytré stroje přivádějí továrny k životu

Bezpečné balicí stroje připojené k Ethernetu zvyšují produktivitu, zlepšují flexibilitu, snižují komplexnost konstrukce a řeší problémy pracovníků v provozu.

Nanovlákenná membrána v oknech ochrání stroje i pracovníky

Zatímco o smogu v ulicích se vedou časté debaty, znečištěný vzduch v interiéru patří k opomíjeným tématům. A to i přesto, že podle Světové zdravotnické organizace stojí život 4,3 milionu lidí ročně a v průmyslových objektech ohrožuje jak zdraví pracovníků, tak samotný provoz. Díky rozvoji moderních technologií nyní interiér účinně ochrání nanovlákenná okenní membrána.

Je zaškrabávání nezastupitelná metoda?

V minulém vydání jsme uvedli 1. díl pohledu do minulosti i současnosti řemeslné výroby obráběcích strojů. Nyní vám přinášíme pokračování tohoto článku o unikátní metodě – technologii zaškrabávání.

Související články
Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Na cestě ke zrození stroje,
Část 1. Průzkum trhu

Série 10 článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje postup výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, v jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu a návratnost investic.

Průmysl 4.0 v praxi

Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

MSV představí svět budoucnosti

Mezinárodní strojírenský veletrh vstupuje do svého již 61. ročníku. Během let se z něj stal nejrenomovanější oborový veletrh. Je tedy jasné, že řídit jej tak, aby renomé neztratil, není nic snadného a vyžaduje to člověka nejen schopného, ale i zkušeného. Současný ředitel, Ing. Michalis Busios, bezesporu splňuje obojí. Dokladem je skutečnost, že pro veletrh úspěšně pracuje již od roku 2008.

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.

Opřít se o silného partnera

V dnešní době hospodářského růstu mnoho firem přemýšlí o rozšíření výroby. To se však neobejde bez úvah o tom, kde získat prostředky na nové stroje a zařízení. Řešení má jméno SGEF.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Integrovaný obvod o tloušťce jedné molekuly

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Novinky ze světa 3D tisku

V uplynulém měsíci se v české kotlině seběhlo několik akcí, jejichž společným jmenovatelem byl průmyslový 3D tisk. Představeny byly nové produkční 3D tiskárny, profesionální tiskové materiály a zapomenout nesmíme ani na největší z těchto akcí, výstavu a konferenci 3dexpo.

Diskutovaný Průmysl 4.0

Fenomén Průmysl 4.0, nastínění možných směrů vývoje a příprava společnosti na změny způsobené novými technologiemi – to jsou diskutovaná témata konferencí a seminářů současnosti. Podpora výzkumu a vývoje se musí soustřeďovat na technologicky významné oblasti vycházející z potřeb české průmyslové praxe. Odborníci zdůrazňují potřebu vzdělávání a zvyšování kvalifikace zaměstnanců.

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