且可視化的測量

多傳感器技術(shù)監(jiān)控生產(chǎn)質(zhì)量

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

計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)在早期的工業(yè)應(yīng)用中，常備用于零件的裂紋、空腔或者類似的缺陷的無損檢測。如有設(shè)計(jì)精密的測量尺寸就必須要結(jié)合坐標(biāo)測量技術(shù)。位于德國吉森的WERTH應(yīng)市場需求，在2005年推出了世界上*臺(tái)帶有計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)的三坐標(biāo)測量機(jī)（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(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)應(yīng)用于尺寸測量技術(shù)領(lǐng)域的試點(diǎn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目為百隆公司提供了多臺(tái)不同功能的CT設(shè)備。有些設(shè)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高射線管電壓的CT設(shè)備，用于鋼制零件的測量。

WERTH與百隆公司的合作已經(jīng)有很長的歷史。“早在1994年，我們就擁有了*臺(tái)WERTH的復(fù)合式坐標(biāo)測量機(jī)”，Heimo Masser（圖1）是百隆公司坐標(biāo)測量技術(shù)的負(fù)責(zé)人。在過去的幾年中，陸續(xù)采購的機(jī)器數(shù)量增加到30臺(tái)。“大多數(shù)機(jī)器設(shè)備被安置在福拉爾貝格的生產(chǎn)基地，為超過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(yīng)商提供的用于家具的高品質(zhì)鉸鏈、折頁和拉伸系統(tǒng)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一米的導(dǎo)軌長度。由于不同的質(zhì)量要求，需要選用不同的檢測設(shè)備。

為了zui大可能滿足對零件生產(chǎn)量的生產(chǎn)監(jiān)控，配備了擁有一個(gè)中立加速度的Werth Inspector FQ機(jī)器設(shè)備。線性驅(qū)動(dòng)器為其提供了很高的側(cè)昂速度：5軸定位速度為1m/s。圖像處理傳感器通過結(jié)合擁有的飛行模式，在軸處于運(yùn)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(xiàn)10倍于傳統(tǒng)測量設(shè)備的測量速度，達(dá)到每秒15個(gè)特征的測量頻率。

微米級(jí)的精度

測量不確定性要求為微米級(jí)的高精度測量任務(wù)需要使用WERTH的VideoCheck機(jī)器來完成。這一機(jī)型配備了空氣軸承和穩(wěn)固的花崗巖橋式結(jié)構(gòu)（圖2）。該機(jī)型作為多傳感器的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建，可以達(dá)到的zui高精度等級(jí)的長度。測量誤差為十分之一微米左右。帶有計(jì)算機(jī)斷層掃描傳感器（CT）的TomoScope機(jī)器被用于*檢測和無損檢測。這類機(jī)器都自帶安全保護(hù)裝置，無需再配備其他的輻射防護(hù)裝置。在幾乎所有機(jī)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。用于過程控制的測量所得數(shù)據(jù)將自動(dòng)傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)的SPC系統(tǒng)上，從而控制生產(chǎn)過程。

測量機(jī)器與時(shí)俱進(jìn)

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

由于軟件升級(jí)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(tǒng)也需要更新升級(jí)。“很多機(jī)器設(shè)備在過去的幾年中多次升級(jí)到狀態(tài)，以滿足不斷提升的需求”，Heimo Masser回憶道，“通過這些調(diào)整，甚至連我們的上世紀(jì)90年代的老古董幾乎也都達(dá)到了當(dāng)前設(shè)備的性能水平。”

X射線斷層掃描技術(shù)更快速

在X射線斷層掃描技術(shù)被引入之前，公司優(yōu)選常規(guī)的3D測量技術(shù)，以此獲得模具制造許可。這些傳統(tǒng)的方式是昂貴的，并且通常要耗時(shí)幾天才能完成。使用X射線斷層掃描傳感器測量獲得的顏色編碼3D圖像顯示結(jié)果僅僅需要幾小時(shí)。因?yàn)榭梢酝ㄟ^理論-實(shí)際3D數(shù)模比對，零件的問題位置一目了然。整個(gè)零件，包含其內(nèi)部的幾何形狀的測量節(jié)約了大量的時(shí)間。

Heimo Masser說，“對于我們來說，即使這些機(jī)器的*感覺很貴，但是我們還是會(huì)在zui短的時(shí)間進(jìn)行采購。”現(xiàn)在，CT測量設(shè)備的主要應(yīng)用領(lǐng)域是塑料零件的*檢測以及相應(yīng)的模具制造許可。當(dāng)前更強(qiáng)大功率的設(shè)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說道，“零件之間的安裝位置也可以通過視覺直接評估。”

自帶輻射防護(hù)

在實(shí)際應(yīng)用中，必須根據(jù)測量對象不同材料、尺寸大小和預(yù)期的數(shù)據(jù)質(zhì)量來合理選擇X射線管電壓的大小。WERTH提供了一些列X射線管電壓在130KV到300KV之間的自帶輻射防護(hù)裝置的機(jī)器設(shè)備，以及為檢測較大較重零件的450KV特殊設(shè)備。在雙方的密切合作中，還研發(fā)出了特殊的數(shù)學(xué)計(jì)算方法來糾正偽影，以盡量減少斷層掃描過程中產(chǎn)生的系統(tǒng)偏差。

通過一個(gè)集成到測量設(shè)備中的零件托盤系統(tǒng)，測量機(jī)可以全天候無人值守工作。因?yàn)榱慵鼡Q系統(tǒng)被集成在測量機(jī)內(nèi)部，無需額外的輻射防護(hù)措施，這一系統(tǒng)類似于價(jià)格高昂的機(jī)器人，由此實(shí)現(xiàn)了更高的運(yùn)行可靠性。通過零件的自動(dòng)加載功能，設(shè)備的生產(chǎn)率比傳統(tǒng)操作條件下提高了300%。“現(xiàn)在，如果充分利用我們的CT設(shè)備的話，每年可以測量超過4000個(gè)零件。”Heimo Masser說道。

展望

不斷增加的產(chǎn)品復(fù)雜性體現(xiàn)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(dāng)傳統(tǒng)的多傳感器技術(shù)應(yīng)用于快速SPC檢測時(shí)，X射線斷層掃描也提供了助力。在測量軟件上的離線編程和交互操作的先進(jìn)功能具有很好的前景。重要的是，用戶和制造商之間定期進(jìn)行的專業(yè)交流促成了多年來合作的成功。通過這種方式，設(shè)備在研發(fā)初期就可以根據(jù)雙方的需求來制定。

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自1952年以來，百隆公司生產(chǎn)用于家具的高品質(zhì)鉸鏈、折頁和拉伸系統(tǒng)。在擁有大約6600名員工，是家具行業(yè)的供應(yīng)商。在福拉爾貝格有7個(gè)工廠，其他生產(chǎn)基地位于波蘭、美國和巴西。為了滿足客戶的質(zhì)量要求，五金制造商20多年來一直使用WERTH的復(fù)合式坐標(biāo)測量機(jī)。