Ускоренный 2D и 3D контроль и обратная инженерия для точного анализа листового металла и компонентов

Столовый оптический замер — быстрый, простой и точный метод для измерения и обратной инженерии плоских и согнутых/формованных компонентов из листового металла; прокладок, уплотнений и O-колец; ламинаций; бумаги, ацетата и электронных чертежей; а также других непрозрачных и полупрозрачных плоских материалов.

Основные элементы системы плоского измерения Planar от InspecVision Ltd. — это светодиодный подсвечиваемый стол и камера до 50 мегапикселей над ним. Камера «видит» края одной или нескольких деталей, случайно размещённых на столе. За около 30 секунд она делает снимок детали, который может быть либо сравнен с CAD-файлом для контроля, либо выведен как CAD-файл DXF или DWG для обратной инженерии.

Типичные пользователи этой системы — производители листового металла, использующие станки с ЧПУ по осям X/Y, лазерную, плазменную, штамповочную, водорезную резку и формовку, поставляющие широкий спектр отраслей: автопром, авиация, электроника и связь.

2D контроль

Джо Райт, генеральный менеджер Exact Metrology (Молин, штат Иллинойс), описал типичный сценарий контроля, где система устанавливается на заводском полу рядом с группой штамповочных прессов. Поскольку нет движущихся частей, а данные захватываются со скоростью около 4 мегапикселей в секунду, система не подвержена вибрации, сказал он. Это означает, что прессы могут продолжать работать, пока деталь проверяется.

Оператор пресса может загрузить CAD-файл, отсканировав его в машину с помощью штрих-кода. Нет необходимости в сертифицированном технике для замеров, как только встроенный компьютер запрограммирован на желаемые размеры, включая размеры и расположение отверстий, линейные размеры и радиусы.

Оператор может снять готовую деталь (или детали), положить её на стол без каких-либо приспособлений и без учёта какой-либо конкретной ориентации. Программное обеспечение управления виртуально ориентирует деталь перед сравнением с CAD-файлом. Точность измерения варьируется от 12 микрон для малого (500 мм × 330 мм) стола до 50 микрон для большого (2355 мм × 1570 мм) стола.

Важные функции включают:

• Несколько одинаковых деталей можно сканировать одновременно. Если вы положите, например, 10 деталей на стол, и деталь 5 в углу не пройдёт проверку, дисплей выделит эту деталь на экране.

• Поскольку детали не нужно касаться для измерения, машину также можно использовать для O-колец. Попытка измерить O-кольцо тактильным устройством, таким как координатно-измерительная машина (КИМ) или даже штангенциркуль, несет риск деформировать деталь и получить ошибку.

• Хотя стол сделан из стекла, царапины можно откалибровать, чтобы они не влияли на измерения.

• Автоматически генерирует отчёты, включая измеренные и номинальные данные, и указывает PASS или FAIL для каждого элемента.

• Отображается и/или печатается цветная диаграмма отклонений, сравнивающая CAD-данные с данными измерений.

• Отклонения могут быть спроецированы на саму деталь с использованием дополненной реальности.

• Выводит SPC-данные для анализа.

2D обратная инженерия

Обратная инженерия делится на две категории. Первая — визуализация уже изготовленной детали, вторая — преобразование бумажного, ацетатного или электронного файла изображения в CAD-файл.

«Я на Среднем Западе и у меня есть мастерские, которые запускают штамповочные процессы или делают лазерную резку. Фермер может прийти и сказать: «Эй, у меня сломалась эта деталь. Поставь её на стол и вырежь мне новую». Мой конечный клиент использует стол для получения данных для управления своей резкой. В отличие от старой школы, где вы хватаете рулетки и штангенциркули, начинаете рисовать это и потом должны создать CAD для получения. Это пропускает весь этот шаг», — сказал Райт.

Для создания чертежа для производителя деталь можно положить на стол, и файл изображения будет готов в течение 30 секунд. Программное обеспечение затем позволяет пользователю редактировать и очищать данные, например, стандартизировать размеры отверстий, очистить края и убрать заусенцы.

Я спросил Райта, какие допуски может достичь производитель. Он сказал, что лучшее, что можно ожидать — это 12–50 микрон самой системы. Затем, чтобы определить допуски, необходимые для производства детали, можно наложить несколько деталей, чтобы увидеть размерную изменчивость типичных образцов. Если у вас было, скажем, 30-детальное исследование детали, которую вы пытаетесь обратно спроектировать, вы могли бы наложить эти 30 деталей и получить процессное отклонение, чтобы помочь определить ваши допуски.

От чертежа к CAD-файлу

Если у вас есть масштабированный чертеж на бумаге или ацетате, его тоже можно положить на стол и визуализировать для получения CAD-файла. Его даже можно использовать для создания файлов для воспроизведения графики, например, логотипа. Вы кладете чертеж на подсвечиваемый стол. Если свет виден сквозь него и чертеж — чёрная печать на белой бумаге, печать может быть захвачена как края. Однако чертеж должен быть масштабируемым — либо один к одному, либо в каком-то фиксированном соотношении — это не может быть просто от руки нарисованная картинка детали. После сканирования чертеж будет импортирован в формат DXF.

2.5D контроль

Типичные продукты штамповочных машин могут включать элементы вроде жalousies или небольших изгибов. Дополнительный проектор SurfScan светит структурированным светом на визуализируемую деталь. Он интегрируется с программным обеспечением системы для точного контроля как 2D формы, так и её «2.5D» особенностей одним кликом.

3D контроль

Система контроля Opti-Scan может измерять поверхности и края в 3D. Эта бесконтактная система сканирования структурированным белым светом использует высокоскоростную высокоразрешающую камеру и LED DLP проектор для сканирования поверхностей объекта.

Световые узоры проецируются с проектора на деталь для создания интерференционной картины. Данные интерференционной картины записываются камерой и используются для создания либо 3D облака точек, либо полигональной сетки сканируемой поверхности. Обработанные данные визуализации могут быть отправлены в несколько различных форматов файлов для использования практически в любом пакете программного обеспечения для 3D контроля или обратной инженерии.

С 2D визуализацией один снимок захватывает полную картину. С 3D визуализация всё ещё линейная, поэтому нужно использовать трёхосевой стол, который может вращать и наклонять объект, чтобы получить данные со всех углов. Данные затем сшиваются для получения полного 3D изображения.

Opti-Scan 3D можно добавить к существующим системам Planar, превращая Planar в полную систему 2D и 3D измерений.

Важные функции включают:

• Автоматизированный контроль одним кликом.

• Технология сканирования белым светом.

• Измерение поверхностей и краёв в 3D.

• Текстурное отображение — может создать полностью текстурированное облако точек в полном цвете.

• Сканирует объекты со скоростью примерно 250 000 измерений в секунду.

Итог

Система Planar разработана для быстрых, точных и надёжных измерений изготовленных деталей из листового металла. Она отлично подходит для быстрого и точного входного контроля, отчётов о качестве и обратной инженерии. Система идеальна для использования на заводском полу — она не подвержена вибрации от близлежащих машин; требует минимального участия оператора; и благодаря своей скорости и точности может увеличить производительность на широком спектре применений.

Эта статья написана Эд Брауном, ассоциированным редактором Photonics & Imaging Technology. Для получения дополнительной информации посетите здесь .