Поиск идеального решения
Компания Geoform использует PolyWorks|Inspector™ для обеспечения оптимального выравнивания и корректировки контуров деталей, которые в противном случае были бы признаны браком.
Компания Geoform, Inc. (Инглвуд, штат Калифорния), также известная под названием Precision Measurement Laboratories, предлагает свои услуги в области метрологии с 1986 года. По мере развития компания начала заниматься системами автоматизированного проектирования и производства, изготовлением инструментов и приспособлений, а также мелкосерийным производством. Тем не менее, основным направлением деятельности компании остается измерительный контроль, по большой части в аэрокосмической, автомобильной и медицинской отрасли.
Задачи, стоящие перед компанией
За годы работы компания Geoform следила за развитием инструментов, методик и подходов к контролю качества. Учитывая стремительный рост технологий, необходимость остановиться и выбрать, какой из инструментов лучше всего подходит для той или иной работы, приобретала все большее значение. Говоря о таких изменениях и о значении выбора наилучших инструментов, Стив Фарентинос, президент Geoform, приводит в пример опыт работы с Weber Metals Inc.
Компания Weber Metals, поставщик широкого ассортимента кованой металлопродукции из алюминия и титана — одна из множества организаций, использующих технологию цифрового определения продукта (MBD) для документирования производимой продукции без применения чертежей с размерами. Как сообщает Стив Фарентинос: «Лишь по малой части деталей, поступающих к нам, не имеется ничего кроме данных из САПР и указаний в отношении контроля допусков формы и нескольких основных размеров. Контроль по чертежу перестал быть нормой». Такой подход позволяет экономить значительные средства, особенно это касается деталей сложной формы с большим количеством контролируемых параметров. «Это помогает значительно сократить время, затрачиваемое на создание сложных чертежей со множеством размеров; к тому же это уменьшает необходимость в проведении длительной процедуры контроля», — говорит он.
Решение
Для контроля геометрии деталей производства Weber Metal компания Geoform использует лазерную сканирующую систему Faro и программное обеспечение PolyWorks®. Всю процедуру контроля — от сканирования до составления отчета — в некоторых случаях можно выполнить менее чем за один день. «Согласитесь, разница огромна! Мы можем выполнить контроль относительно сложных деталей всего за несколько часов. Контроль таких же деталей по старой методике занимал 3–4 дня», — говорит он.
Компания Geoform использует наиболее подходящие инструменты для каждого конкретного проекта.
Г-н Фарентинос сразу же отметил, что термин «старая» — не самое точное определение, так как компания продолжает полагаться на эти испытанные методики. Несмотря на широкое использование портативных КИМ Faro, он утверждает: «Компания Geoform использует наиболее подходящие инструменты для каждого конкретного проекта». Среди этих инструментов — две измерительные руки Faro, три стационарных КИМ и ПО PolyWorks|Inspector™ от InnovMetric.
По словам г-на Фарентиноса, КИМ — это «рабочие лошадки», которые выполняют большой объем высокоточной работы и отличаются долгим сроком службы. Измерительные руки Faro прекрасно справляются с обмером единичных деталей или первых пробных деталей крупных серий для оценки конструктивных параметров и качества выполнения. Также они отлично подходят для снятия геометрии сложных отливок, поковок и сформованных металлических и пластиковых деталей при контроле допусков формы. Для этих видов работ Geoform использует и лазерную сканирующую установку, и измерительный щуп — в рамках одной процедуры контроля. «Для измерения некоторых геометрических параметров призматических фигур мы используем жесткий измерительный щуп, а для всей остальной продукции — сканирование. Жесткий щуп полезен в случаях, когда необходимо быстро измерить некоторые отдельные параметры для предварительной калибровки координатной системы», — говорит он.
Результаты измерения и позиционирования колеса турбины, полученные при помощи стационарного КИМ.
«Даже если работа выполняется с использованием КИМ, мы часто импортируем координаты деталей в PolyWorks|Inspector для обеспечения дополнительных возможностей ориентации или протоколирования» — Стив Фарентинос, президент компании Geoform
Важную роль также играет выбор программного обеспечения. При реализации долгосрочных проектов, которые допускают использование традиционных протоколов контроля в форме таблиц и требуют программирования КИМ, компания Geoform использует общепринятое ПО для КИМ. В ходе прочих проектов при работе с КИМ, в том числе портативными КИМ, компания Geoform отдает предпочтение ПО PolyWorks. По словам г-на Фарентиноса: «При применении измерительных рук Faro мы практически всегда используем PolyWorks|Inspector». Благодаря подключаемым программным модулям, при использовании PolyWorks|Inspector компания Geoform также может проводить измерения с помощью ручных КИМ и модулей, работающих с серверами I++.
Преимущества
Оптимальное выравнивание
Традиционные методы измерений основаны на наборе целевых точек, используемых для определения координатной системы для всех замеров, что ограничивает набор данных. Таким образом, качество первичных замеров влияет на все последующие результаты измерений. Чтобы получить более полные сведения об объекте измерений, часто бывает целесообразным оценить влияние координатной системы, позволив ей «сместиться» относительно установленных целевых точек. Это один из способов точной корректировки наборов данных измерения.
Результаты измерительного контроля внутреннего канала (наружные поверхности показаны контурным каркасом).
Г-н Фарентинос утверждает: «При необходимости обеспечения наилучшего выравнивания мы всегда используем PolyWorks|Inspector. Это один из наилучших инструментов».
Г-н Фарентинос также сообщает: «При контроле грубой отливки, к примеру, если наша координатная система построена на основе базовых меток, мы можем обнаружить выход за пределы допусков. Однако нашему клиенту может потребоваться информация, имеется ли в заготовке достаточный припуск на механическую обработку, если отклонить систему координат от базовых меток. Бывает, что все можно решить съемом некоторой части материала с одной или нескольких сторон — это позволит предотвратить признание детали браком. В таких случаях мы используем возможности PolyWorks|Inspector в части оптимального выравнивания».
Набор данных измерений, который может содержать тысячи или даже миллионы точек, располагается в соответствии с данными САПР, полученными в рамках цифрового определения продукта, для обеспечения оптимального выравнивания между двумя ориентирами. Целевые точки выравнивания могут располагаться по всей модели САПР или принимать нулевое значение по некоторым параметрам, например, для ориентации относительно начала координатной системы отливки. «Это отличная функция для контроля отливок и поковок, в которых базовые метки могут находиться на проектной поверхности или на поверхности, имеющей неровности. ПО использует множество точек для усреднения таких отклонений. Это позволяет добиться оптимального выравнивания и повысить точность измерений», — говорит г-н Фарентинос.
Еще один метод, используемый в Geoform — это «оптимальное выравнивание по полю допусков». Компания Geoform разместила заказ на разработку программного инструмента PolyWorks|Inspector в 2008 году и помогала в процессе его создания. Инструмент предназначен для сведения к минимуму значений, выходящих за пределы допусков. Данный метод объединяет в себе преимущества метода оптимального выравнивания с преимуществами метода поиска оптимального начала координат для ориентации набора данных, полученных в процессе сканирования. Это позволяет производить приемлемые детали, которые в противном случае были бы признаны браком. Г-н Фарентинос объясняет: «Вы просто выбираете функцию оптимального выравнивания по полям допусков, а программа считывает диапазоны допусков для соответствующих параметров. После этого она выравнивает результаты измерения между этими диапазонами. Программа стремится расположить набор данных в пределах допусков вместо того, чтобы свести к минимуму расстояния между номинальным значением соответствующего параметра и данными оцифровки геометрии объекта контроля».
Цветная диаграмма, полученная в результате лазерного сканирования чугунной отливки массой около 1200 фунтов.
Создание протоколов контроля
При измерении с помощью КИМ, в том числе портативных КИМ, Geoform отдает предпочтение программе PolyWorks|Inspector в случаях, когда требуется создать более информативный протокол контроля, нежели обычная таблица. Г-н Фарентинос говорит: «Программа PolyWorks дает нам больше свободы и возможностей при создании протоколов контроля». Вместо многостраничных отчетов в форме таблиц, Geoform может создавать наглядные, интуитивно понятные отчеты — все благодаря широкому функционалу PolyWorks|Inspector.
Одно из основных преимуществ PolyWorks заключается в простоте создания протокола контроля. В первую очередь, это касается многостраничных отчетов с цветными диаграммами, таблицами, заголовками и колонтитулами.
PolyWorks|Inspector дополняет стандартные форматы протоколов контроля, такие как AS9102, за счет графических элементов. «Результаты измерений в PolyWorks представлены намного наглядней и изучать их намного проще. Одно из основных преимуществ PolyWorks заключается в простоте создания протокола контроля. В первую очередь это касается многостраничных отчетов с цветными диаграммами, таблицами, заголовками и колонтитулами, — сообщает г-н Фарентинос. — При работе с деталями для аэрокосмической промышленности, для которых используется система цифрового определения продукта, мы заполняем протокол в формате AS9102 и прилагаем к нему цветные графические диаграммы, созданные в PolyWorks. Это дает клиенту наглядное представление о результатах измерения в дополнение к стандартному протоколу контроля».
Г-н Фарентинос сообщает: «Работа осуществляется путем «перетаскивания» элементов мышью. Вы можете создать отчет за пару минут». В подтверждение своих слов он привел следующий пример. «Я получил протокол на одиннадцать страниц. Работал над ним сегодня утром. Вначале у меня было всего лишь облако точек, а через полтора часа у меня уже был готов протокол. Вот насколько это легко».
Далее г-н Фарентинос рассказал об опыте контроля колеса турбины сложной формы с несколькими контурами. В очередной раз программа PolyWorks|Inspector сделала работу над проектом намного проще. Он отметил: «При работе с такими проектами мы используем в PolyWorks макроязык, чтобы автоматизировать некоторые наиболее распространенные операции. Такой подход прекрасно проявляет себя при составлении протоколов контроля. Один из макросов, к примеру, экспортировал таблицы координатных данных из подмножества, полученного при лазерном сканировании, на основании чего был составлен стандартный протокол контроля». Вся процедура от стадии набора сырых данных до создания протокола занимает всего 90 минут. Это стало еще одним преимуществом, определившим выбор компании Geoform в пользу PolyWorks как оптимального инструмента для метрологической работы.
Контроль автомобильной детали с использованием измерительной руки FARO.
