且可視化的測量

多傳感器技術(shù)監控生產(chǎn)質(zhì)量

在保證質(zhì)量的情況下，不同的測量設備用于完成不同的測量任務(wù)：在生產(chǎn)監控中往往選擇快速測量設備，而針對公差小的零件測量則需要高精度的復合式坐標測量機。計算機斷層掃描技術(shù)可在*檢測時(shí)對零件進(jìn)行完整數據采集。

計算機斷層掃描技術(shù)在早期的工業(yè)應用中，常備用于零件的裂紋、空腔或者類(lèi)似的缺陷的無(wú)損檢測。如有設計精密的測量尺寸就必須要結合坐標測量技術(shù)。位于德國吉森的WERTH應市場(chǎng)需求，在2005年推出了世界上*臺帶有計算機斷層掃描技術(shù)的三坐標測量機（還可選擇多種傳感器），并在百隆公司（位于奧地利的福拉爾貝格）組建了就計算機斷層掃描技術(shù)應用于尺寸測量技術(shù)領(lǐng)域的試點(diǎn)項目。該項目為百隆公司提供了多臺不同功能的CT設備。有些設備目前還在為*檢測提供服務(wù)。2015年，百隆公司引進(jìn)了WERTH新的小焦點(diǎn)300KV高射線(xiàn)管電壓的CT設備，用于鋼制零件的測量。

WERTH與百隆公司的合作已經(jīng)有很長(cháng)的歷史。“早在1994年，我們就擁有了*臺WERTH的復合式坐標測量機”，Heimo Masser（圖1）是百隆公司坐標測量技術(shù)的負責人。在過(guò)去的幾年中，陸續采購的機器數量增加到30臺。“大多數機器設備被安置在福拉爾貝格的生產(chǎn)基地，為超過(guò)6000種不同的測量程序進(jìn)行三班工作制生產(chǎn)服務(wù)。”

多樣的測試零件

供應商提供的用于家具的高品質(zhì)鉸鏈、折頁(yè)和拉伸系統的大量多樣性零件進(jìn)行檢測，測量任務(wù)從塑料零件的針頭尺寸大小知道超過(guò)一米的導軌長(cháng)度。由于不同的質(zhì)量要求，需要選用不同的檢測設備。

為了zui大可能滿(mǎn)足對零件生產(chǎn)量的生產(chǎn)監控，配備了擁有一個(gè)中立加速度的Werth Inspector FQ機器設備。線(xiàn)性驅動(dòng)器為其提供了很高的側昂速度：5軸定位速度為1m/s。圖像處理傳感器通過(guò)結合擁有的飛行模式，在軸處于運動(dòng)中時(shí)進(jìn)行測量點(diǎn)的采集。以這種方式可以實(shí)現10倍于傳統測量設備的測量速度，達到每秒15個(gè)特征的測量頻率。

微米級的精度

測量不確定性要求為微米級的高精度測量任務(wù)需要使用WERTH的VideoCheck機器來(lái)完成。這一機型配備了空氣軸承和穩固的花崗巖橋式結構（圖2）。該機型作為多傳感器的標準構建，可以達到的zui高精度等級的長(cháng)度。測量誤差為十分之一微米左右。帶有計算機斷層掃描傳感器（CT）的TomoScope機器被用于*檢測和無(wú)損檢測。這類(lèi)機器都自帶安全保護裝置，無(wú)需再配備其他的輻射防護裝置。在幾乎所有機器上都自帶自主研發(fā)的夾緊裝置，可以快速固定大多是被測零件。用于過(guò)程控制的測量所得數據將自動(dòng)傳輸到局域網(wǎng)的SPC系統上，從而控制生產(chǎn)過(guò)程。

測量機器與時(shí)俱進(jìn)

雙方在合作之初就已明確，現有的測量程序必須在軟件升級和硬件更新后能夠兼容。通過(guò)軟件維保合同以及和WERTH軟件研發(fā)及應用部門(mén)的密切合作，軟件更新工作從1994年到現在從無(wú)中斷。操作人員可以隨時(shí)獲得的軟件功能。

由于軟件升級也需要硬件配合，在更改電子組件的同時(shí)，單個(gè)組件如光源或者較大的光柵尺系統也需要更新升級。“很多機器設備在過(guò)去的幾年中多次升級到狀態(tài)，以滿(mǎn)足不斷提升的需求”，Heimo Masser回憶道，“通過(guò)這些調整，甚至連我們的上世紀90年代的老古董幾乎也都達到了當前設備的性能水平。”

X射線(xiàn)斷層掃描技術(shù)更快速

在X射線(xiàn)斷層掃描技術(shù)被引入之前，公司優(yōu)選常規的3D測量技術(shù)，以此獲得模具制造許可。這些傳統的方式是昂貴的，并且通常要耗時(shí)幾天才能完成。使用X射線(xiàn)斷層掃描傳感器測量獲得的顏色編碼3D圖像顯示結果僅僅需要幾小時(shí)。因為可以通過(guò)理論-實(shí)際3D數模比對，零件的問(wèn)題位置一目了然。整個(gè)零件，包含其內部的幾何形狀的測量節約了大量的時(shí)間。

Heimo Masser說(shuō)，“對于我們來(lái)說(shuō)，即使這些機器的*感覺(jué)很貴，但是我們還是會(huì )在zui短的時(shí)間進(jìn)行采購。”現在，CT測量設備的主要應用領(lǐng)域是塑料零件的*檢測以及相應的模具制造許可。當前更強大功率的設備不僅僅能測量塑料件，還可以測量鋼、鋅或者鋁制品。“即使是完整安裝好的組件，也能夠測量出各部分之間的尺寸或者位置偏差。”Masser說(shuō)道，“零件之間的安裝位置也可以通過(guò)視覺(jué)直接評估。”

自帶輻射防護

在實(shí)際應用中，必須根據測量對象不同材料、尺寸大小和預期的數據質(zhì)量來(lái)合理選擇X射線(xiàn)管電壓的大小。WERTH提供了一些列X射線(xiàn)管電壓在130KV到300KV之間的自帶輻射防護裝置的機器設備，以及為檢測較大較重零件的450KV特殊設備。在雙方的密切合作中，還研發(fā)出了特殊的數學(xué)計算方法來(lái)糾正偽影，以盡量減少斷層掃描過(guò)程中產(chǎn)生的系統偏差。

通過(guò)一個(gè)集成到測量設備中的零件托盤(pán)系統，測量機可以全天候無(wú)人值守工作。因為零件更換系統被集成在測量機內部，無(wú)需額外的輻射防護措施，這一系統類(lèi)似于價(jià)格高昂的機器人，由此實(shí)現了更高的運行可靠性。通過(guò)零件的自動(dòng)加載功能，設備的生產(chǎn)率比傳統操作條件下提高了300%。“現在，如果充分利用我們的CT設備的話(huà)，每年可以測量超過(guò)4000個(gè)零件。”Heimo Masser說(shuō)道。

展望

不斷增加的產(chǎn)品復雜性體現出了3D傳感器技術(shù)在完整并且快速地測量零件的重要性。當傳統的多傳感器技術(shù)應用于快速SPC檢測時(shí)，X射線(xiàn)斷層掃描也提供了助力。在測量軟件上的離線(xiàn)編程和交互操作的先進(jìn)功能具有很好的前景。重要的是，用戶(hù)和制造商之間定期進(jìn)行的專(zhuān)業(yè)交流促成了多年來(lái)合作的成功。通過(guò)這種方式，設備在研發(fā)初期就可以根據雙方的需求來(lái)制定。

從馬蹄防滑釘到家具五金

自1952年以來(lái)，百隆公司生產(chǎn)用于家具的高品質(zhì)鉸鏈、折頁(yè)和拉伸系統。在擁有大約6600名員工，是家具行業(yè)的供應商。在福拉爾貝格有7個(gè)工廠(chǎng)，其他生產(chǎn)基地位于波蘭、美國和巴西。為了滿(mǎn)足客戶(hù)的質(zhì)量要求，五金制造商20多年來(lái)一直使用WERTH的復合式坐標測量機。