Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Skenování činných ploch tažného nástroje
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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.

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

Další články

Měření ve strojírenství
Výzkum/ vývoj
CAD/CAM/CAE/CIM
Technologie tváření, slévárenství

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: