Alla ricerca del Best-Fit
Geoform si affida alle potenzialità di allineamento best-fit di PolyWorks|Inspector™, recuperando particolari che altrimenti sarebbero stati scartati.
Geoform, Inc. (Inglewood, CA), anche noto come Precision Measurement Laboratories, fornisce servizi di metrologia dal 1986. Crescendo nel tempo, l'azienda si è evoluta come produttrice di CAD/CAM, strumentazione e dispositivi di fissaggio, e produzione short-run. Ma il suo settore operativo principale resta l'ispezione dimensionale, in particolare, su componenti medicali, automobilistici e aeronautici complessi.
La sfida
Nel corso degli anni, Geoform ha visto evolversi gli strumenti, le tecniche e gli approcci al controllo qualità. Con il progresso degli ultimi tempi, è diventato più importante che mai riflettere su quali strumenti sono più adatti a determinati lavori. Steve Farentinos, presidente di Geoform, cita come esempio di questo cambiamento il lavoro svolto dalla sua azienda con Weber Metals Inc., oltre naturalmente all'importanza di scegliere gli strumenti migliori.
Weber Metals, un fornitore di una gamma completa di pezzi forgiati in alluminio e titanio, fa parte di un gruppo crescente di aziende che fa uso dell’MDB (model-based definition) per documentare i propri prodotti senza disegni quotati. Farentinos ci spiega che: «Pochi pezzi ci arrivano soltanto con i dati CAD e le istruzioni per ispezionare le tolleranze dei profili e alcune dimensioni fondamentali. L'ispezione basata dui disegni non è più la regola». Questo approccio consente un’elevata ottimizzazione, soprattutto per quanto riguarda particolari complessi che presentano molte entità geometriche. «Ci fa risparmiare sui tempi necessari a creare disegni tecnici quotati; inoltre elimina un buon volume di lavoro dei processi di ispezione», spiega.
La soluzione
Per ispezionare i profili dei particolari di Weber Metal, Geoform si è affidata al sistema di scansione laser Faro e alla soluzione software PolyWorks®. Dall'inizio alla fine, dalla scansione alla registrazione dei dati, alcuni processi di ispezione vengono completati in meno di un giorno. «Una differenza enorme! Riusciamo a completare le ispezioni su particolari relativamente complicati in poche ore. Con il vecchio metodo, per gli stessi particolari servirebbero tre o quattro giorni», spiega.
Quando arriva un progetto, Geoform usa lo strumento più adatto.
Farentinos non ha tardato a rilevare che il termine “vecchio” non è esattamente appropriato: Geoform continua a fare affidamento su questi metodi “consolidati”. Anche se le CMM portatili Faro vengono ampiamente utilizzate, ci spiega che: «Quando arriva un progetto, noi usiamo lo strumento più adatto». Tra questi strumenti figurano due bracci Faro, tre CMM e la soluzione software PolyWorks|Inspector™ di InnovMetric.
Secondo Farentino, le CMM sono i muli da lavoro nei processi ad alto volume che richiedono elevata precisione e che durano a lungo. I bracci Faro sono eccellenti nei progetti singoli o per una prima analisi dei componenti per la validazione del progetto e le qualifiche del processo; inoltre sono ideali per l'acquisizione dei contorni di pezzi in fusione complessi, forgiati, in plastica o in metallo stampato, durante l'ispezione delle tolleranze dei profili. Per questi processi Geoform utilizza uno scanner laser e una sonda a contatto durante la stessa sessione di misurazione. «Facciamo molto hard probing su alcune entità prismatiche, e scansioniamo tutto il resto. L’hard probing è utile quando è necessario misurare velocemente alcune entità di riferimento per un sistema di coordinate preliminare», spiega.
Best-fit e report delle misurazioni acquisite da una CMM per l'ispezione di una ruota di turbina.
«Anche se un processo viene eseguito su una CMM, spesso importiamo le coordinate dei particolari sagomati in PolyWorks|Inspector se abbiamo bisogno di ulteriori opzioni di best-fitting o reporting». Steve Farentinos, Presidente di Geoform
La scelta è piuttosto netta anche per quanto riguarda il software. Geoform usa software CMM convenzionali per progetti di lunga esecuzione che giustificano la necessità di programmazione CMM, e per i quali è adatto il tradizionale rapporto d'ispezione tabulare. Per altri processi eseguiti su CMM e tutto il lavoro PCMM, PolyWorks è lo strumento scelto da Geoform. Farentinos spiega: «Se usiamo i bracci Faro, è dato per assunto che useremo PolyWorks|Inspector». Con i plug-in, Geoform può anche eseguire sessioni di misurazione in PolyWorks|Inspector sulle CMM manuali e su quelle operanti con server I++.
Vantaggi
L’allineamento best-fit
Con i metodi di ispezione tradizionali, vengono usati una serie di punti di riferimento per definire il sistema di coordinate di tutte le misurazioni; il che vincola il set di dati. Vale a dire che solo poche misurazioni influenzano tutti i risultati successivi. Per ottenere un quadro più completo del particolare, può essere di notevole aiuto indagare sull'influenza del sistema di coordinate, consentendogli di spostarsi dalle posizioni di riferimento fissate. Questa è una delle tante applicazioni per il best-fit basato sui dati delle misurazioni.
Risultati dell’ispezione del percorso di un flusso interno (superfici esterne visualizzate come wireframe).
Farentinos sottolinea: «Se c’è di mezzo il best-fit, facciamo le misurazioni sempre con PolyWorks|Inspector. Questo è uno dei suoi punti di forza maggiori».
Farentinos spiega: «Quando ispezioniamo un grezzo di fusione, ad esempio, una volta configurati sui target di riferimento potremmo imbatterci in entità geometriche fuori tolleranza; ma il nostro cliente potrebbe voler sapere se deviando dai target di riferimento c’è ancora abbastanza margine di lavorazione sul particolare». Continua spiegandoci che: «Potrebbe trattarsi semplicemente di asportare una piccola quantità di materiale da uno o più punti di riferimento per recuperare quello che in realtà sarebbe stato uno scarto. In tali casi, per rispondere a queste domande, usiamo la potenzialità di best-fit di PolyWorks|Inspector».
I dati estratti dalle misurazioni, che potenzialmente può contenere anche migliaia o perfino milioni di punti, vengono allineati ai dati CAD forniti dall’MBD per ottenere il “best fit” tra i due. I target di allineamento possono essere distribuiti su tutto il modello CAD oppure azzerati su alcune entità geometriche, tra cui i riferimenti sulle fusioni. «È ottimo per i pezzi colati e forgiati che spesso presentano target di riferimento su superfici disegnate o nei punti in cui il riferimento presenta irregolarità superficiali. Il software fa uso di molti punti per mediare le differenze. L’allineamento che ne deriva è ottimo, e la precisione delle misurazioni risulta migliore», spiega Farentinos.
Un altro dei metodi di allineamento che Geoform utilizza è il “best-fit sulle zona di tolleranza”. Geoform aveva richiesto lo strumento PolyWorks|Inspector nel 2008, e aveva assistito al suo sviluppo, per ridurre al minimo il numero di entità geometriche fuori tolleranza. Questo metodo combina il vantaggio del best-fit e il vantaggio di ricercare una posizione per i dati acquisiti con la scansione, con cui è possibile creare un particolare accettabile che altrimenti verrebbe scartato. Farentinos spiega: «è sufficiente selezionare l'opzione del best-fit basato sulla zona di tolleranza, e il software provvede a leggere i limiti di tolleranza delle entità geometriche di riferimento, quindi riposiziona le misurazioni tra i limiti; cerca di posizionare la serie di punti all'interno della tolleranza invece di ridurre al minimo la distanza tra l'entità nominale e i punti digitalizzati».
Ispezione con una mappa a colori di dati acquisiti mediante scansione laser, di un getto in ghisa del peso di circa 1200 libbre.
Report
Se vengono eseguite misurazioni con una CMM o PCMM, Geoform opta per PolyWorks|Inspector quando è necessario fare il report non solo con delle tabelle di dati. Farentinos spiega: «PolyWorks lascia molta più libertà e ha una capacità di reporting superiore». Anziché produrre report tabulari pagina dopo pagina, PolyWorks|Inspector offre a Geoform molte opzioni e molti modi per produrre report grafici intuitivi.
Uno dei punti di forza di PolyWorks è la facilità con la quale genera i report, soprattutto quelli con più pagine che contengono mappe a colori, tabelle, intestazioni e pié di pagina.
PolyWorks|Inspector potenzia i formati di report standard, come l’AS9102, con la documentazione grafica. «I risultati delle ispezioni vengono presentati molto più chiaramente in PolyWorks, e sono più facili da interpretare. Uno dei suoi punti di forza è la facilità con la quale genera i report, soprattutto quelli con più pagine che contengono mappe a colori, tabelle, intestazioni e piè di pagina.» Spiega Farentinos. «Per quanto riguarda i report aeronautici del tipo MBD, completiamo il report AS9102 e facciamo riferimento alle mappe a colori grafiche generate da PolyWorks. In questo modo diamo al cliente qualcosa da guardare anziché il solo report di ispezione standard».
Ci dice Farentinos: «Si tratta davvero soltanto di trascinare e rilasciare. Puoi fare un report in un paio di minuti». E ci porta un esempio a sostegno di questa dichiarazione: «Prendiamo un report di 11 pagine. Ci ho lavorato stamattina. Ho iniziato con la nuvola di punti, e in un'ora e mezza ho ottenuto un report completo. Niente di più facile».
Farentinos ha continuato descrivendoci un lavoro di ispezione su una ruota di turbina caratterizzata da un profilo complesso. Di nuovo ha sottolineato quanto PolyWorks|Inspector semplifichi il progetto. Ci ha spiegato: «In questo tipo di progetti usiamo il linguaggio macro in PolyWorks per automatizzare alcuni comandi comuni. È ottimo per i report. Ad esempio, abbiamo una macro che esporta tabelle di dati XYZ dalla sottoserie di una scansione laser per fornire documentazione di supporto al normale report di ispezione». Possiamo partire dai dati di ispezione puri e semplici fino ad arrivare al completamento del report in 90 minuti. Questa è una delle tante ragioni per le quali Geoform ha ritenuto PolyWorks la soluzione migliore per il proprio lavoro di misurazione.
Ispezione di un particolare automobilistico sagomato, tramite il braccio FARO.
