Odtwarzanie procesu kontroli opartego na współrzędnościowych maszynach pomiarowych

 

Oprogramowanie InnovMetric odtwarza proces kontroli oparty na współrzędnościowych maszynach pomiarowych przy użyciu digitizera 3D i PolyWorks®.

 

Obecnie producenci w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym wykorzystują technologię współrzędnościowych maszyn pomiarowych z sondą dotykową do inspekcji części, odlewów, form itp. Taki proces inspekcji okazał się z czasem niezwykle dokładny i niezawodny. Jednak okazało się również czasochłonny i stosunkowo kosztowny.

Powstanie i rozwój technologii digitalizacji 3D umożliwiło ostatnio wiele nowych zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym. Ostatnią przełomową innowacją w zakresie inspekcji i kontroli jakości jest możliwość odtworzenia serii pomiarów, tradycyjnie uzyskiwanych za pomocą różnych narzędzi, takich jak fizyczne przyrządy pomiarowe i maszyny współrzędnościowe, przy użyciu digitizera 3D i oprogramowania do inspekcji o dużej gęstości chmury punktów.

Od 2000 roku InnovMetric Software oferuje PolyWorks|Inspector™, potężne rozwiązanie programowe, które wykorzystuje chmury punktów o dużej gęstości do kontroli jakości odlewów/form i zatwierdzania procesów produkcyjnych poprzez inspekcję prototypu, pierwszego elementu, a także wyprodukowanych i zmontowanych części. PolyWorks|Inspector oferuje kompletny zestaw narzędzi do porównywania form i profili (część do części i część do CAD), a także pełne funkcje analizy GD&T, jak również szeroki wachlarz miękkich narzędzi pomiarowych (liniowe, promień, spłaszczenie i szczelina, grubość itp.).

Wyzwanie

Firma InnovMetric została poproszona przez wiodącego producenta silników odrzutowych Pratt & Whitney Canada o odtworzenie tradycyjnej inspekcji części przy użyciu PolyWorks i digitizera 3D zamiast współrzędnościowej maszyny pomiarowej (CMM). Inżynierowie InnovMetric wraz z zespołem rozwojowym Pratt & Whitney Canada przeprowadzili typową inspekcję rury dyfuzora, aby ocenić jakość wyników uzyskanych za pomocą PolyWorks i porównać je z wynikami uzyskanymi za pomocą współrzędnościowej maszyny pomiarowej. Eksperyment wykazał, że PolyWorks może dostarczyć dokładne wyniki wielokrotnie szybciej niż w przypadku procesu opartego na sondzie.

Rozwiązanie

W przypadku tego testu przeprowadzono typową inspekcję z wykorzystaniem oprogramowania PolyWorks|Inspector na rurze dyfuzora (części znajdującej się wewnątrz silnika odrzutowego, która dostarcza powietrze pod ciśnieniem z układu sprężania do komory spalania). „PolyWorks działa jako wirtualna maszyna współrzędnościowa, która sonduje punkty na chmurze punktów zamiast na fizycznej części. Takie podejście pozwala specjalistom ds. inspekcji zebrać dziesiątki tysięcy punktów, a tym samym oprzeć analizy na bogatszym i pełniejszym źródle informacji — mówi Marc Soucy, prezes InnovMetric Software Inc.

Test przeprowadzono w następujących pięciu etapach:

A) Pozyskiwanie danych:

Krok 1 Pozyskiwanie danych

Rurę dyfuzora zdigitalizowano za pomocą digitizera 3D. Uzyskano chmurę punktów o dużej gęstości, stanowiącą bogate źródło informacji dla specjalistów ds. kontroli jakości.

B) Przetwarzanie chmury punktów za pomocą programu PolyWorks:

Krok 2 Pierwsze wyrównanie i ogólne porównanie

  • Chmurę punktów uzyskaną z digitizera wyrównano z modelem CAD przy użyciu ogólnej metody najlepszego dopasowania.
  • Chmurę punktów i model CAD porównuje się w celu uzyskania odchyleń punktu do CAD i wygenerowania raportu pass/fail.

Krok 3 Drugie wyrównanie

Aby odtworzyć wyrównanie maszyny współrzędnościowej, wykonuje się wyrównanie 3-2-1 z wykorzystaniem określonych cech (płaszczyzna, wektor i punkt początkowy) wyodrębnionych z trzech przekrojów.

Krok 4 Pomiary i porównanie

Techniki programowania GD&T oraz analiza przekrojów służą do uzyskania pomiarów czterowymiarowych na 16 przekrojach:

  • Pomiar powierzchni (z przekrojów)
  • Wyporność dziobu (GD&T)
  • Kąt N (GD&T)
  • Maks. odchylenie (z przekrojów)

Krok 5 Generowanie raportu

Generowany jest kompletny raport zawierający mapy kolorów, arkusze kalkulacyjne i zrzuty ekranu z adnotacjami. Raport jest następnie eksportowany do kilku formatów plików, w tym ASCII, AVI, Excel, HTML, VRML i Word.

 

PolyWorks|Inspector skrócił czas kontroli rury dyfuzora o ponad 75%, zachowując przy tym dokładność i precyzję tradycyjnej maszyny współrzędnościowej!

Korzyści

Najważniejsze cechy PolyWorks w przypadku tego eksperymentu:

  • Analiza przekroju

Globalne porównanie zdigitalizowanych punktów z powierzchnią CAD to potężne narzędziem pomagające w wizualizacji złożonych zniekształceń spowodowanych przez procesy produkcyjne. Jednak w większości przypadków globalna mapa kolorów nie wystarczy do akceptacji/odrzucenia części, ponieważ funkcja części zazwyczaj zależy od listy określonych wymiarów. W przypadku rury dyfuzora zmiana pola przekroju wzdłuż linii środkowej rury jest najważniejszym czynnikiem, który decyduje o akceptowalności części. Wiele akceptowalnych rur dyfuzorów można by odrzucić pomimo, że byłoby to nieekonomiczne, gdyby globalne odchylenie od punktu do CAD stanowiło jedyne kryterium brane pod uwagę w procesie kontroli.

  • Wymiarowanie geometryczne i analiza tolerancji

Unikalnym aspektem PolyWorks|Inspector jest proces pomiarowy oparty na cechach, w którym każdy zaprogramowany pomiar posiada własne, zdefiniowane przez użytkownika tolerancje. W tym projekcie narzędzia GD&T PolyWorks|Inspector służą do określania relacji pomiędzy nominalnymi cechami CAD, pomiarami, które należy wykonać oraz tolerancjami właściwymi dla każdego pomiaru. Obiekty GD&T automatycznie obliczają rzeczywiste wymiary na chmurze punktów i generowane są inteligentne, oparte na tolerancji raporty pass/fail.

  • Potężny język programowania makr

Analiza danych uzyskanych z maszyny współrzędnościowej jest zazwyczaj czasochłonnym zadaniem. Aby uzyskać poszczególne pomiary, dane wczytuje się do różnych programów, a inne operacje wykonuje się ręcznie. Dla każdej nowej części trzeba powtórzyć każde działanie.

Dzięki PolyWorks można automatycznie wykonać serię pomiarów przy użyciu zaawansowanego języka programowania makr. W przypadku tego eksperymentu jeden z inżynierów InnovMetric potrzebował mniej niż dwóch dni, by opracować makra automatyzujące proces inspekcji. W efekcie inżynierowie mogli wykonać kompletną inspekcję chmury punktów, od pierwszego wyrównania do wygenerowania kompletnych raportów, w czasie krótszym niż 3 minuty, za pomocą jednego kliknięcia myszki.

Wniosek

W oparciu o zasadę 10%, wstępne wyniki są akceptowalne, ponieważ różnica między wynikami skanera i wynikami maszyny współrzędnościowej wynosi poniżej 10% wartości tolerancji części. Można teraz wykonać test R&R (powtarzalności i odtwarzalności) przyrządu pomiarowego w celu dalszego zatwierdzenia tych wyników.

Podsumowanie

Cele eksperymentu

  • Odtworzenie tradycyjnego procesu inspekcji opartego na maszynie współrzędnościowej przy użyciu digitizera 3D do przechwytywania punktów oraz programu PolyWorks do przetwarzania zbioru danych

  • Ocena jakości (dokładności) pomiarów uzyskanych za pomocą PolyWorks, porównując je z pomiarami uzyskanymi za pomocą maszyny współrzędnościowej

  • Oszacowanie czasu zakończenia inspekcji części z wykorzystaniem programu PolyWorks

  • Zatwierdzenie możliwości wykonania testu R&R (powtarzalności i odtwarzalności) przyrządu pomiarowego

Podejście

  1. Digitalizacja rury dyfuzora za pomocą laserowego digitizera o dużej gęstości

  2. Wczytanie chmury punktów danych do programu PolyWorks i wyrównanie z oryginalnym modelem CAD za pomocą modułu IMInspect

  3. Automatyczne wyodrębnienie czterech pomiarów na 16 przekrojach, za pomocą zaprogramowanych narzędzi GD&T i funkcji analizy przekrojów w programie PolyWorks

  4. Generowanie kompletnych raportów, w tym map kolorów, zrzutów ekranu z adnotacjami, raportów w formie tabeli i animowanych w formacie AVI

  5. Stworzenie makr przy użyciu języka skryptowego PolyWorks w celu automatyzacji procesu inspekcji

Wyniki eksperymentu

  • Pomiary uzyskane za pomocą digitizera 3D i PolyWorks są bardzo podobne do wyników uzyskanych za pomocą maszyny współrzędnościowej. Odchylenia pomiędzy dwoma zbiorami wyników wynoszą poniżej 10% wartości tolerancji części.

  • Inspekcja rury dyfuzora przy użyciu digitizera 3D i PolyWorks w ciągu 25% czasu, którego wymagała tradycyjna metoda inspekcji oparta na maszynie współrzędnościowej:

    • Pozyskiwanie danych za pomocą digitizera 3D w ciągu zaledwie 15 minut zamiast 1 godziny jak w przypadku maszyny współrzędnościowej

    • Proces inspekcji chmury punktów ukończony w czasie krótszym niż 3 minuty przy użyciu całkowicie zautomatyzowanych funkcji inspekcji PolyWorks

Your location seems to be in United States

Did we select the right location
and language for you?

United States

Afghanistan

Åland Islands

Albania

Algeria

American Samoa

Andorra

Angola

Anguilla

Antarctica

Antigua and Barbuda

Argentina

Armenia

Aruba

Australia

Austria

Azerbaijan

Bahamas

Bahrain

Bangladesh

Barbados

Belarus

Belgium

Belize

Benin

Bermuda

Bhutan

Bolivia, Plurinational State of

Bonaire, Sint Eustatius and Saba

Bosnia and Herzegovina

Botswana

Bouvet Island

Brazil

British Indian Ocean Territory

Brunei Darussalam

Bulgaria

Burkina Faso

Burundi

Cambodia

Cameroon

Canada

Cape Verde

Cayman Islands

Central African Republic

Chad

Chile

China

Christmas Island

Cocos (Keeling) Islands

Colombia

Comoros

Congo

Congo, The Democratic Republic of the

Cook Islands

Costa Rica

Côte d'Ivoire

Croatia

Cuba

Curaçao

Cyprus

Czech Republic

Denmark

Djibouti

Dominica

Dominican Republic

Ecuador

Egypt

El Salvador

Equatorial Guinea

Eritrea

Estonia

Ethiopia

Falkland Islands (Malvinas)

Faroe Islands

Fiji

Finland

France

French Guiana

French Polynesia

French Southern Territories

Gabon

Gambia

Georgia

Germany

Ghana

Gibraltar

Greece

Greenland

Grenada

Guadeloupe

Guam

Guatemala

Guernsey

Guinea

Guinea-Bissau

Guyana

Haiti

Heard Island and McDonald Islands

Holy See (Vatican City State)

Honduras

Hong Kong

Hungary

Iceland

India

Indonesia

Iran, Islamic Republic of

Iraq

Ireland

Isle of Man

Israel

Italy

Jamaica

Japan

Jersey

Jordan

Kazakhstan

Kenya

Kiribati

Korea, Democratic People's Republic of

Korea, Republic of

Kuwait

Kyrgyzstan

Lao People's Democratic Republic

Latvia

Lebanon

Lesotho

Liberia

Libya

Liechtenstein

Lithuania

Luxembourg

Macao

Macedonia, The Former Yugoslav Republic of

Madagascar

Malawi

Malaysia

Maldives

Mali

Malta

Marshall Islands

Martinique

Mauritania

Mauritius

Mayotte

Mexico

Micronesia, Federated States of

Moldova, Republic of

Monaco

Mongolia

Montenegro

Montserrat

Morocco

Mozambique

Myanmar

Namibia

Nauru

Nepal

Netherlands

Netherlands Antilles

New Caledonia

New Zealand

Nicaragua

Niger

Nigeria

Niue

Norfolk Island

Northern Mariana Islands

Norway

Oman

Pakistan

Palau

Palestine, State of

Panama

Papua New Guinea

Paraguay

Peru

Philippines

Pitcairn

Poland

Portugal

Puerto Rico

Qatar

Réunion

Romania

Russian Federation

Rwanda

Saint Barthélemy

Saint Helena, Ascension and Tristan da Cunha

Saint Kitts and Nevis

Saint Lucia

Saint Martin (French part)

Saint Pierre and Miquelon

Saint Vincent and the Grenadines

Samoa

San Marino

São Tomé and Príncipe

Saudi Arabia

Senegal

Serbia

Seychelles

Sierra Leone

Singapore

Sint Maarten (Dutch part)

Slovakia

Slovenia

Solomon Islands

Somalia

South Africa

South Georgia and the South Sandwich Islands

South Sudan

Spain

Sri Lanka

Sudan

Suriname

Svalbard and Jan Mayen

Swaziland

Sweden

Switzerland

Syrian Arab Republic

Taiwan, Province of China

Tajikistan

Tanzania, United Republic of

Thailand

Timor-Leste

Togo

Tokelau

Tonga

Trinidad and Tobago

Tunisia

Türkiye

Turkmenistan

Turks and Caicos Islands

Tuvalu

Uganda

Ukraine

United Arab Emirates

United Kingdom

United States

United States Minor Outlying Islands

Uruguay

Uzbekistan

Vanuatu

Venezuela, Bolivarian Republic of

Viet Nam

Virgin Islands, British

Virgin Islands, U.S.

Wallis and Futuna

Western Sahara

Yemen

Zambia

Zimbabwe

English

Čeština

Deutsch

English

Español

Français

Italiano

日本語

Dutch

Polski

Português

Русский

ภาษาไทย

简体中文

Confirm