Walk-Up Metrology прогуливается по механическим цехам

Во многих случаях машинисту, вырезая несколько деталей или готовясь к первому запуску, необходимо проверить несколько деталей или несколько критических функций. Поверхности должны быть проверены выборочно, круглость или концентричность должны быть подтверждены. Иногда срабатывает ручной калибр, но по мере усложнения деталей и сокращения графиков часто требуются более производительные машины.

«Может быть производитель инструмента, который затачивает фрезу или изготавливает инструмент специальной формы, который просто хочет измерить радиус», — сказал Марк Ареналь, генеральный менеджер Starrett Kinemetric Engineering (Лагуна-Хиллз, Калифорния). В этом случае ему нужен переносной метрологический прибор, который одновременно адаптируется и способен выполнять широкий диапазон измерений. «Многие из приборов, которые мы производим, отлично подходят для «метрологии с выходом на улицу» в цеху, — сказал он. Хорошими примерами являются линейка систем 2D-видения Starrett AVR и MVR. Они варьируются от ручного до полного ЧПУ. По словам Ареналя, инструментальный мастер может подойти, поместить свою деталь на устройство на сцене, отобразить радиус фрезы и быстро выполнить измерение. "Очень простой. Одна функция, одно измерение, он получает данные, записывает их и уходит», — сказал он.

Ключ к концепции, особенно для станков с ЧПУ, лежит как в программном обеспечении, так и в самом станке. «Системное программное обеспечение делает его относительно простым в использовании в этом сценарии с минимальным обучением. Вы действительно можете коснуться элемента, который видите на экране, и измерить его», — объяснил он.

Однако, чтобы быть по-настоящему рентабельной, машина также должна быть адаптирована для более крупносерийного производства. «Например, у вас может быть инспектор, который хочет выполнить проверку первого изделия на 100 % для нескольких деталей, скажем, 10 или 20 деталей. Этот инспектор может написать программу обработки детали на том же станке и создать последовательность измерений для измерения первой детали со всеми необходимыми данными и форматированием отчета. Когда это будет сделано, пользователь может сохранить программу обработки детали и впоследствии измерить остальную часть партии деталей», — сказал он. «Это оборудование будет более ценным для компании, если [оно может вместить] нескольких пользователей и их работу можно будет проверять».

По словам Аренала, особенно продуктивным устройством от Starrett является HVR100-FLIP, выпущенный в 2017 году. Эта настольная система измерения зрения может использоваться как в вертикальной, так и в горизонтальной ориентации и оснащена цифровым видео высокого разрешения и высокоточной оптикой для точного поля. -размеры обзора до 90 мм, по данным компании.

Простота и точность

Еще одна веская причина использования систем машинного зрения и мультивизуальных систем объясняется Дэвидом Виком, менеджером по управлению продуктами компании Carl Zeiss Industrial Metrology Technology LLC (Мейпл-Гроув, Миннесота). «Люди, которым нужна метрология для ходьбы, обычно не ограничиваются последней десятой долей микрона», — сказал он. Удобство использования обычно важнее точности. «Это смена парадигмы. Что важно, так это простота использования и повторяемость», — сказал он. Он отметил, что в метрологии для ходьбы требуется система, которая может распознавать общие элементы, такие как окружности, радиусы и пазы. «Таким образом, вы можете нажать кнопку, быстро установить измерение, ввести размер и допуск, и все готово», — сказал он. Он согласился с тем, что системы машинного зрения, такие как линейка Zeiss O-Select, идеально подходят для метрологии. Системы машинного зрения Zeiss включают в себя полный набор функционального программного обеспечения для определения общих функций и создания программ обработки деталей.

Последовательность также важна. «Вы хотите, чтобы машина давала хорошие измерения независимо от того, кто к ней прикасался», — сказал Вик. Это означает, по его мнению, соблюдение стандартов ISO и возможность фиксировать рутинные измерения в программе деталей. «O-Select откалиброван в соответствии со стандартом ISO 10360-7, — пояснил он. «Он автоматически фокусируется, освещает и может обрабатывать несколько копий одной и той же детали», — сказал он. Повторное использование также важно. «Допустим, вчера вы создали быструю программу для измерения пяти измерений нового плоского 2D-объекта, а сегодня пришли с шестью прототипами. Поместите их на машину, нажмите кнопку, и машина измерит все шесть, одну за другой», — пояснил он. «Мы часто это видим».

Тим Мориарти, старший вице-президент QVI (Рочестер, штат Нью-Йорк), согласился с тем, что новые видеосистемы проще в использовании. Он отметил, что при использовании в цеху они конкурируют с ручными инструментами, такими как микрометры, или даже с более совершенными инструментами, такими как оптические компараторы, которые практически не требуют обучения. Поэтому упор делается на простоту. «Некоторые из наших измерительных систем позволяют любому буквально подойти, положить деталь в любом положении без приспособления, нажать кнопку и мгновенно получить серию измерений на детали — даже на первом изделии или обрабатываемой детали», — сказал он. сказал.

Мориарти согласился с другими, опрошенными для этой статьи, что такая простота использования приводит к легкой передаче данных для контроля процесса и ведения учета. Преимущество простых в использовании видеосистем заключается в том, что они по своей природе точны и быстры по сравнению с другими устройствами для ходьбы. «Мы пытаемся улучшить опыт подбора пары штангенциркулей или помещения детали на компаратор», — сказал он, обеспечивая как более быстрые, так и более точные измерения. Он отметил, что системы видеоизмерения, такие как серия QVI Snap, легко обеспечивают точность до 0,0001–0,0002 дюйма (0,00254–0,00508 мм).

«Наша новая линейка видеоизмерительных машин Snap с большим полем зрения (LFOV) отвечает этому требованию», — сказал он. По данным компании, снимки имеют угол обзора 100 мм, извлечение элементов, автоматическую идентификацию деталей и точность выше 0,0001 дюйма. Диапазон моделей варьируется от настольной Snap100 с полем зрения диаметром 100 мм и без движущегося предметного столика до большой Snap 350 с диапазоном измерения более 350 × 350 мм.

Третье измерение

Бывают случаи, когда желательны или необходимы более полные измерения в третьем измерении, даже в метрологических сценариях. Для этого Мориарти указывает на QVI Fusion 400 компании, мультисенсорную измерительную систему LFOV, которая автоматизирует трехмерные измерения. Он имеет объем измерения 350 × 250 × 250 мм и может работать с несколькими датчиками с видеоизмерениями и доступными триггерными и сканирующими датчиками. Он включает в себя интерферометрический TTL-лазер TeleStar Plus.

В то время как системы машинного зрения идеально подходят для двух измерений, а мультисенсорные системы, основанные на видении, идеально подходят для двух с половиной измерений, иногда необходимы измерения в полном трехмерном пространстве. «Вот где сканеры синего света идеально подходят для этой концепции метрологии, — сказал Вик. Zeiss предлагает линейку 3D-сканеров Comet, основанных на технологии синего света. «Вы можете поместить свою 3D-заготовку или деталь на поворотный стол, нажать кнопку на ноутбуке, и он повернет поворотный стол, отсканирует заготовку и создаст ее 3D-модель», — сказал он. Для измерения критических размеров и допусков требуется доступная модель САПР. Тем не менее, если он доступен, он может быть окончательным в концепции метрологии на ходу.

«Мы видим четкую тенденцию к тому, что операторы должны проводить проверки ближе к месту производства, а инженеры-технологи и операторы должны делать правильные измерения на промежуточных этапах производственного процесса», — сказал Дэн Браун, директор по управлению продуктами Creaform Inc. (Левис, Калифорния). Он полностью согласился с тем, что для захвата 3D-измерений требуется 3D-устройство, такое как устройства Creaform HandyScan 3D, HandyProbe и MetraScan 3D. Он отметил, что существует большой спрос на трехмерные метрологические измерения в диапазоне измерений 25–75 мкм, идеальном диапазоне точности этих устройств.

«Штангенциркули очень хороши, но их недостаточно для быстрого измерения сложных деталей в 3D», — сказал он. КИМ точны, но для их правильной работы требуется программа деталей — как правило — и значительный опыт. Это делает типичную простоту использования и портативность сканеров идеальными для приложений, где требуется точность среднего диапазона. Скорость обеспечивает простоту использования. Оптические 3D-сканеры, в том числе сканеры синего света, такие как сканеры Creaform (и других), обычно собирают данные с высокой скоростью, от 100 000 до 1 миллиона точек в секунду — намного быстрее, чем обычная КИМ, и обеспечивают удобство прохода.

Еще одним ключевым моментом, по его мнению, является портативность. «У некоторых наших клиентов есть специально отведенное место для использования сканера, куда они приносят деталь, — сказал он. «Но они иногда доводят устройство до точки использования». В некотором смысле это метрология в обратном направлении. Преимущество хранения устройства в центральном месте заключается в том, что оно находится в контролируемой среде. Преимущество возможности перемещения заключается в гибкости.

Браун указал на еще одну универсальную проблему, которая имеет общее с метрологией в целом, — взаимосвязь между требованиями к обучению и технологией, которую легко использовать и понимать. «Я бы разделил любую метрологическую операцию на две части:измерение и контроль, — пояснил он. Измерение — это получение трехмерных точек при вводе их в компьютер. Что вам нужно, так это программное обеспечение для проверки, чтобы извлечь информацию о функциях, которые вы хотите измерить. Он считает, что в любой производственной операции вам нужны люди, обученные как измерению, так и контролю аспектов. Еще лучше системы измерения и контроля, а также программное обеспечение, которые одинаково просты в использовании. «Трудно найти обученных метрологов», — заявил он, объясняя акцент Creaform на разработку простого в использовании программного обеспечения для контроля и измерительного оборудования.

Еще одним устройством, обеспечивающим трехмерные измерения, является ручная КИМ серии XM от Keyence Corp. of America (Итаска, Иллинойс). «Он предназначен для использования в любом месте в любой среде и позволяет пользователю подойти к нему и получить быстрые ответы», — сказал Стив Чиричелла, региональный директор по продажам продуктов Keyence. Компания позиционирует его как портативную КИМ. Камера улавливает свет в ближнем инфракрасном диапазоне, испускаемый семью различными маркерами на ручном зонде, чтобы определить положение кончика стилуса. «Там нет движущихся частей, — объяснил он. «Мы избавились от энкодеров и всего, что изнашивается, что сделало машину долговечной и избавило от необходимости обслуживания и повторной калибровки». Детали размещаются на подвижной платформе. Следует отметить, что система рассчитана на детали размером 3 × 2 × 1 фут (0,9144 × 0,6096 × 0,3048 м).

Хотя для выполнения измерений не требуются специальные программы обработки деталей, устройство может захватывать программы с использованием дополненной реальности. Он включает в себя небольшую камеру на наконечнике зонда, которая может отображать не только внешний вид цели, но также описание измерения и измеренное значение. Программное обеспечение позволяет создавать отчеты с фотографиями, сделанными с камеры наконечника датчика. Для каждой точки измерения устройство отображает название и номер элемента, а также результаты измерения в режиме реального времени на изображении, снятом камерой, отображаемом на мониторе перед оператором. «Иногда наши клиенты помещают устройство XM на тележку вместо центрального места, доставляя устройство на рабочее место», — сказал он. Это особенно полезно в механических цехах, производящих сложные детали в небольших объемах с большим количеством материалов.

Альтернативные концепции

Чиричелла также отметил, что система видеоизмерений Keyence IM также может вписаться в концепцию прохода. По его словам, система предназначена для замены оптического компаратора или для переноса оптического компаратора в 21 век. В отличие от других устройств, предназначенных для ходьбы, для серии IM требуется, чтобы для них была написана программа обработки деталей. «Машина создана для скорости и почти болезненной простоты», — объяснил он. Существует также функция, называемая «автоматическое измерение», когда операторы помещают деталь на сцену, рисуют коробку, и она измеряет все, что более удобно соответствует парадигме ходьбы. Чирикелла рассказал об одной компании, которая использует свою лабораторию качества для написания программ для шести или семи станков, разбросанных по всему заводу, что позволяет пользователям быстро получать доступ к проверенным программам обработки деталей.

По словам Джина Ханца, специалиста по продукции для КИМ в Mitutoyo America Corp. (Аврора, Иллинойс), другие проверенные временем устройства, такие как КИМ с ручным управлением, также подходят для концепции метрологии с ручным управлением. Он согласился с тем, что тенденция заключается в том, чтобы не полагаться исключительно на инспекционные отделы и больше делать метрологические устройства доступными для проверки их собственной работы. Он отметил, что сегодня большинство КИМ продаются с ЧПУ, где КИМ с ручным управлением обеспечивает ценность для простых одномерных измерений. «КИМ с ручным управлением можно использовать двумя способами, — пояснил он. «В одном из них программы обработки деталей используются для очень специфических проверок, которые используются довольно часто. Во втором нет никакой программы, и кто-то приходит, чтобы выполнить одно-, двух- или трехмерную проверку, и все настраивается вручную». Это соответствует самому определению метрологии прохода.

Хорошим примером является КИМ Mitutoyo Crysta-Plus M Series 196 с ручным управлением и плавающим типом, которая измеряет детали размером до 700 × 1000 × 600 мм. Ханц сказал, что он идеально подходит для повседневных задач, таких как настройка станка для проверки исходной детали.

Наконец, в контексте метрологии проходки нельзя игнорировать простейшие инструменты. «Высотомеры и поверочные плиты — самые распространенные товары в магазине, — сказал Майк Крини, вице-президент по продажам Mitutoyo. «Большинство из них не требуют питания или воздуха, и при наличии определенных математических навыков каждый может измерить, проверить и оценить деталь на соответствие допускам. Старый способ по-прежнему работает с высотными стендами, контрольными индикаторами и по-прежнему является наименее дорогим». Лучше всего то, что ручным инструментам легко обучается самый начинающий пользователь. Новые разработки в области ручных инструментов от Mitutoyo включают QuantuMike, высокоскоростной микрометр, и микрометр MDH с разрешением 0,0001 мм. «Это обеспечивает лучшее в мире разрешение в цеху», — заявил он.

Крени также указал на другие проверенные устройства, многие из которых предоставляет Mitutoyo, такие как профильные проекторы и устройства измерения шероховатости поверхности, хотя для их работы требуются дополнительные знания. Автоматизированное устройство с ЧПУ не следует полностью исключать в сценарии с проходом. «Обычным способом является использование системы ЧПУ с быстродействующим приспособлением или приспособлением, прикрепленным к измерительному устройству», — сказал Крени. «Если вы используете несколько токарных станков, у вас может быть система округления в одном месте. На этапе мониторинга вы можете иметь специальное монтажное приспособление для центрирования детали и просто поместить цилиндрическую заготовку в приспособление, затянуть вручную и нажать кнопку. За считанные минуты вы можете оценить округлость и смещение или изменить настройку токарных станков».

Ранее размещалось на сайте AdvancedManufacturing.org.