Die beste Lösung finden
Geoform nutzt die Best-Fit-Funktionen von PolyWorks|Inspector™ und rettet Teile, die sonst verschrottet worden wären.
Geoform, Inc. (Inglewood, CA), auch bekannt als Precision Measurement Laboratories, bietet seit 1986 Dienstleistungen im Bereich der Messtechnik an. Als das Unternehmen wuchs, expandierte es in die Bereiche CAD/CAM, Werkzeug- und Vorrichtungsbau sowie Kleinserienfertigung. Das Kerngeschäft ist jedoch nach wie vor die Dimensionsprüfung, wobei der Schwerpunkt auf komplexen Teilen für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Medizintechnik liegt.
Die Herausforderung
Im Laufe der Jahre hat Geoform gesehen, wie sich die Werkzeuge, Techniken und Ansätze zur Qualitätskontrolle weiterentwickelt haben. Mit den jüngsten Fortschritten ist es wichtiger denn je geworden, innezuhalten und zu überlegen, welche Werkzeuge die besten für die Arbeit sind. Steve Farentinos, Präsident von Geoform, nennt die Arbeit seines Unternehmens mit Weber Metals Inc. als Beispiel für diese Veränderungen und für die Bedeutung der Auswahl der besten Werkzeuge.
Weber Metals, ein Komplettanbieter von Aluminium- und Titanschmiedeteilen, gehört zu einer wachsenden Zahl von Unternehmen, die die modellbasierte Definition (MBD) nutzen, um ihre Produkte ohne bemaßte Zeichnungen zu dokumentieren. Farentinos erklärt: „Viele Teile kommen bei uns nur mit CAD-Daten und der Anweisung an, die Profiltoleranzen und einige Schlüsselmaße zu prüfen. Die Prüfung bis zum Druck ist nicht mehr die Norm.“ Dieser Ansatz bietet große Einsparungen, insbesondere bei komplexen Teilen mit vielen Merkmalen. „Es reduziert die Zeit, die für die Erstellung von bemaßten technischen Zeichnungen benötigt wird, und nimmt zudem eine Menge Arbeit aus dem Inspektionsprozess heraus“, sagte er.
Die Lösung
Für die Profilprüfung der Weber-Metallteile setzte Geoform ein Faro-Laserscanning-System und die Softwarelösung PolyWorks® ein. Von Anfang bis Ende – vom Scannen bis zur Berichterstellung – werden manche Inspektionsaufträge in weniger als einem Tag erledigt. „Das ist ein großer Unterschied! Wir können Inspektionen von relativ komplizierten Teilen in wenigen Stunden durchführen. Auf die herkömmliche Art und Weise könnten dieselben Teile drei oder vier Tage dauern“, sagte er.
Wenn ein Projekt ansteht, verwendet Geoform das beste Werkzeug für die jeweilige Aufgabe!
Farentinos merkte schnell an, dass „altmodisch“ nicht der beste Begriff ist, da Geoform weiterhin auf diese „bewährten“ Methoden setzt. Obwohl die mobilen KMGs (PCMM) von Faro weit verbreitet sind, sagte er: „Wenn ein Projekt ankommt, verwenden wir das Werkzeug, das für den Job am besten geeignet ist.“ Zu diesen Werkzeugen gehören zwei Faro-Arme, drei stationäre KMGs und die Softwarelösung PolyWorks|Inspector von InnovMetric.
Laut Farentinos sind KMGs die Arbeitspferde für Aufträge, die ein hohes Volumen haben, eine hohe Genauigkeit erfordern und über einen langen Zeitraum laufen sollen. Die Faro-Arme eignen sich hervorragend für einmalige Projekte oder Erstmusterteile zur Designbewertung und Prozessqualifizierung. Sie sind auch ideal für die Erfassung der Konturen komplexer Guss-, Schmiede- und Formteile aus Metall oder Kunststoff bei der Prüfung von Profiltoleranzen. Für diese Aufgaben setzt Geoform sowohl einen Laserscanner als auch einen Messtaster in der gleichen Messung ein. „Wir führen harte Sondierungen bei einigen prismatischen Merkmalen durch und scannen alles andere. Der harte Messtaster ist hilfreich, wenn man schnell einige Einrichtungsmerkmale für ein vorläufiges Koordinatensystem messen muss“, sagt er.
Best-Fitting und Prüfprotokollierung von Turbinenschaufelradmessungen, die mit einem stationären KMG durchgeführt wurden.
„Selbst wenn ein Auftrag auf einem KMG läuft, können wir die Koordinaten der konturierten Teile in PolyWorks|Inspector importieren, wenn wir mehr Best-Fitting- oder Berichtsoptionen benötigen.“ Steve Farentinos, Präsident von Geoform
Auch bei der Software ist die Auswahl ziemlich eindeutig. Geoform verwendet herkömmliche KMG-Software für lang laufende Projekte, die eine KMG-Programmierung rechtfertigen und für die ein herkömmlicher, tabellarischer Prüfbericht geeignet ist. Für andere Arbeiten auf den KMGs und alle PCMM-Arbeiten ist PolyWorks das Werkzeug der Wahl für Geoform. Farentinos sagte: „Wenn wir Faro-Arme verwenden, ist es selbstverständlich, dass wir PolyWorks|Inspector einsetzen.“ Mit Plug-ins kann Geoform auch Messsitzungen in PolyWorks|Inspector auf manuellen KMGs und solchen, die unter I++ Servern arbeiten, durchführen.
Die Vorteile
Best-Fit-Ausrichtung
Bei herkömmlichen Inspektionsmethoden wird eine Handvoll Zielpunkte verwendet, um das Koordinatensystem für alle Messungen zu definieren, wodurch der Datensatz festgelegt wird. Einige wenige Messungen beeinflussen also alle nachfolgenden Ergebnisse. Um einen besseren Einblick in ein Teil zu erhalten, kann es von Vorteil sein, den Einfluss des Koordinatensystems zu untersuchen, indem man es von den festgelegten Zielpositionen „wegdriften“ lässt. Dies ist eine von vielen Anwendungen für bestangepasste Messdatensätze. Farentinos betont: „Wenn es um Best-Fitting geht, lassen wir unsere Messungen immer durch PolyWorks|Inspector laufen. Dies ist eine seiner größten Stärken.“
Inspektionsergebnisse für den internen Fließweg (Außenflächen als Drahtgitter dargestellt).
Farentinos: „Bei der Prüfung eines Rohgussteils können wir zum Beispiel einige Merkmale finden, die außerhalb der Toleranz liegen, wenn wir uns an den Bezugspunkten orientieren. Aber unser Kunde könnte daran interessiert sein, zu wissen, ob es genug Bearbeitungsmaterial auf dem Teil gibt, wenn wir von den Zielvorgaben abweichen.“ Er fuhr fort: „Es könnte einfach nur darum gehen, eine kleine Menge Material von einem oder mehreren Bezugspunkten zu entfernen, um das zu retten, was ein Schrottteil gewesen wäre. In diesen Fällen nutzen wir die Best-Fitting-Funktion von PolyWorks|Inspector, um diese Fragen zu beantworten.“
Der Messdatensatz, der Tausende oder sogar Millionen von Punkten enthalten kann, wird mit den von MBD gelieferten CAD-Daten abgeglichen, um die „beste Anpassung“ zwischen den beiden zu erzielen. Die Ausrichtungsziele können über das gesamte CAD-Modell verteilt oder auf einige wenige Merkmale, wie z. B. Gussnullpunkte, ausgerichtet werden. „Dies eignet sich hervorragend für Guss- und Schmiedeteile, die häufig Bezugspunkte auf verzogenen Oberflächen haben oder bei denen der Bezugspunkt Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweist. Die Software verwendet eine Vielzahl von Punkten, um diese Abweichung auszugleichen. Das sorgt für eine hervorragende Passform und verbessert die Messgenauigkeit“, so Farentinos.
Eine weitere Ausrichtungsmethode, die Geoform verwendet, ist die „Best-Fit-Toleranzzone“. Geoform hat dieses PolyWorks|Inspector™-Werkzeug im Jahr 2008 angefordert und an seiner Entwicklung mitgewirkt, um die Anzahl der Features, die außerhalb der Toleranz liegen, zu minimieren. Diese Methode kombiniert den Vorteil der besten Anpassung mit dem Vorteil, eine Position für den gescannten Datensatz zu finden, die ein akzeptables Teil erzeugt, das andernfalls abgelehnt werden würde. Farentinos erklärt: „Man wählt einfach die Option zur besten Anpassung an eine Toleranzzone aus, und die Software liest die Toleranzbänder für die Referenzmerkmale. Anschließend werden die Messungen zwischen diesen Bändern neu positioniert. Es wird versucht, den Punktesatz innerhalb der Toleranz zu positionieren, anstatt den Abstand zwischen dem Sollmerkmal und den digitalisierten Punkten zu minimieren.“
Farbkarteninspektion anhand von Laserscandaten eines fast 1200 Pfund schweren Eisengussstücks.
Berichterstattung
Unabhängig davon, ob mit einem KMG oder PCMM gemessen wird, entscheidet sich Geoform für PolyWorks|Inspector, wenn es um mehr als nur tabellarische Daten geht. Farentinos sagte: „PolyWorks gibt uns viel mehr Freiheit und viel mehr Möglichkeiten zur Berichterstattung.“ Anstelle von seitenlangen tabellarischen Berichten bietet PolyWorks|Inspector Geoform zahlreiche Optionen und Möglichkeiten zur Erstellung visueller, intuitiver Berichte.
Eine der größten Stärken von PolyWorks ist die einfache Erstellung von Berichten, insbesondere von mehrseitigen Berichten mit farbigen Karten, Tabellen, Kopf- und Fußzeilen.
PolyWorks|Inspector erweitert Standard-Berichtsformate, wie AS9102, um eine grafische Dokumentation. „Die Inspektionsergebnisse werden in PolyWorks viel besser dargestellt und sind viel einfacher zu erreichen. Eine seiner größten Stärken ist die einfache Erstellung von Berichten, insbesondere von mehrseitigen Berichten mit farbigen Karten, Tabellen, Kopf- und Fußzeilen“, sagte Farentinos. „Für MBD-Berichte in der Luft- und Raumfahrt vervollständigen wir den AS9102-Bericht und verweisen auf die von PolyWorks generierten grafischen Farbkarten. So hat der Kunde zusätzlich zum Standard-Inspektionsbericht etwas, das er sich ansehen kann.“
Farentinos sagte: „Es ist wirklich nur Drag-and-Drop. Sie können in ein paar Minuten einen Bericht erstellen.“ Er untermauerte diese Aussage mit einem Beispiel. „Ich habe einen elfseitigen Bericht bekommen. Ich habe heute Morgen daran gearbeitet. Ich begann mit der Punktwolke und hatte in anderthalb Stunden einen fertigen Bericht. Es ist wirklich so einfach.“
Farentinos beschrieb weiter, dass die Inspektionsarbeiten ein komplexes Turbinenschaufelrad mit vielen Konturen betrafen. Er brachte zum Ausdruck, wie einfach PolyWorks|Inspector das Projekt wieder einmal gemacht hat. Er merkte an: „Bei dieser Art von Projekten verwenden wir die Makrosprache in PolyWorks, um einige gängige Befehle zu automatisieren. Es ist großartig für die Berichterstattung. Wir haben z. B. ein Makro, das XYZ-Datentabellen aus einer Teilmenge eines Laserscans exportiert, um eine unterstützende Dokumentation für den Standardinspektionsbericht zu erstellen. Wir können innerhalb von 90 Minuten von rohen Inspektionsdaten zu einem vollständigen Bericht übergehen.“ Dies ist einer von vielen Gründen, warum Geoform PolyWorks als die beste Wahl für seine Messdatensätze erachtet.
Inspektion eines konturierten Automobilteils mit dem FARO-Arm.
