Hochgeschwindigkeitsprüfung und Reverse Engineering in 2D und 3D

Die tabellenbasierte optische Messung ist eine schnelle, einfache und genaue Methode sowohl zum Messen als auch zum Reverse Engineering von flachen und gefalteten/geformten Blechkomponenten; Dichtungen, Dichtungen und O-Ringe; Laminierungen; Papier-, Acetat- und elektronische Zeichnungen; sowie andere opake und halbtransparente Flachmaterialien.

Die Grundelemente des Messsystems Planar von InspecVision Ltd. sind ein Tisch mit LED-Hintergrundbeleuchtung und eine darüber sitzende Kamera mit bis zu 50 Megapixeln. Die Kamera „sieht“ die Kanten eines oder mehrerer Teile, die zufällig auf dem Tisch platziert werden. Innerhalb von etwa 30 Sekunden erstellt es einen Schnappschuss eines Teils, den es entweder mit einer CAD-Datei zur Inspektion vergleichen oder als DXF- oder DWG-CAD-Datei zum Reverse Engineering ausgeben kann.

Zu den typischen Anwendern dieses Systems gehören Blechverarbeiter, die X/Y-CNC-, Laser-, Plasma-, Stanz-, Wasserstrahlschneid- und Umformmaschinen verwenden, die eine Vielzahl von Branchen wie Automobil, Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Kommunikation beliefern.

2D-Inspektion

Joe Wright, General Manager, Exact Metrology (Moline, IL), beschrieb ein typisches Inspektionsszenario, bei dem das System in einer Fabrikhalle in der Nähe einer Gruppe von Stanzpressen installiert würde. Da es keine beweglichen Teile gibt und die Daten mit einer Rate von etwa 4 Megapixeln pro Sekunde erfasst werden, wird das System nicht durch Vibrationen beeinträchtigt, sagte er. Das heißt, die Pressen könnten weiterlaufen, während das Teil geprüft wird.

Der Stanzmaschinenbediener konnte eine CAD-Datei hochladen, indem er sie mit einem Barcode in die Maschine einscannte. Es ist nicht erforderlich, dass ein zertifizierter Techniker Messungen vornimmt, sobald der integrierte Computer für die gewünschten Abmessungen programmiert wurde, einschließlich Lochgrößen und -positionen, linearen Abmessungen und Radien.

Der Bediener kann ein fertiges Teil (oder Teile) ziehen, ohne jede Vorrichtung und ohne Rücksicht auf eine bestimmte Ausrichtung auf den Tisch legen. Die Steuerungssoftware richtet das Teil virtuell aus, bevor es mit der CAD-Datei verglichen wird. Die Messgenauigkeit reicht von 12 Mikron für einen kleinen (500 mm × 330 mm) Tisch bis zu 50 Mikron für einen großen (2355 mm × 1570 mm) Tisch.

Zu den wichtigen Funktionen gehören:

• Mehrere identische Teile können gleichzeitig gescannt werden. Wenn Sie beispielsweise 10 Teile auf den Tisch legen und Teil 5 in der Ecke nicht passt, wird die Anzeige dieses Teil auf dem Bildschirm aussondern.

• Da die Teile zum Messen nicht berührt werden müssen, kann die Maschine auch für O-Ringe verwendet werden. Wenn Sie versuchen, einen O-Ring mit einem taktilen Gerät wie einem Koordinatenmessgerät (CMM) oder sogar einem Messschieber zu messen, laufen Sie Gefahr, das Teil zu verzerren und einen Fehler zu produzieren.

• Obwohl der Tisch aus Glas besteht, können Kratzer herauskalibriert werden, sodass sie die Messungen nicht beeinflussen.

• Es erstellt automatisch Berichte, einschließlich gemessener Daten und Nenndaten, und zeigt PASS oder FAIL für jedes Element an.

• Ein Farbabweichungsdiagramm, das CAD-Daten mit Messdaten vergleicht, wird angezeigt und/oder gedruckt.

• Abweichungen können mittels Augmented Reality auf das Teil selbst projiziert werden.

• Es gibt SPC-Daten zur Analyse aus.

2D-Reverse-Engineering

Reverse Engineering lässt sich in zwei Kategorien einteilen. Die erste umfasst die Abbildung eines bereits hergestellten Teils und die zweite die Umwandlung einer Papier-, Acetat- oder elektronischen Bilddatei in eine CAD-Datei.

„Ich bin im Mittleren Westen und habe Geschäfte, die Stanzprozesse durchführen oder Laserschneiden durchführen. Ein Bauer könnte hereinkommen und sagen:„Hey, ich habe dieses Stück, das kaputt gegangen ist. Setzen Sie es auf den Tisch und schneiden Sie mir ein neues zu.“ Mein Endkunde nutzte den Tisch, um die Daten zur Steuerung seines Zuschnitts zu erhalten. Im Gegensatz zur alten Schule, wo Sie Maßbänder und Bremssättel greifen, fangen Sie an, dieses Ding zu zeichnen, und dann müssen Sie ein CAD erstellen, um es zu bekommen. Dadurch wird dieser ganze Schritt übersprungen“, sagte Wright.

Um eine Zeichnung für einen Hersteller zu erstellen, kann ein Teil auf den Tisch gelegt werden, und innerhalb von 30 Sekunden ist eine Bilddatei fertig. Die Software ermöglicht es dem Benutzer dann, die Daten zu bearbeiten und zu bereinigen, beispielsweise Lochgrößen zu standardisieren, Kanten zu bereinigen und Grate zu entfernen.

Ich habe Wright gefragt, welche Toleranzen ein Hersteller erreichen kann. Er sagte, dass das Beste, was man erwarten könne, die 12 bis 50 Mikrometer des Systems selbst seien. Um dann die für die Herstellung eines Teils erforderlichen Toleranzen zu bestimmen, können Sie mehrere Teile übereinander legen, um die dimensionale Variabilität der typischen Musterstücke zu sehen. Wenn Sie beispielsweise eine 30-teilige Studie des Teils hätten, das Sie zurückentwickeln möchten, könnten Sie diese 30 Teile überlagern und eine Prozessabweichung erhalten, die Ihnen hilft, Ihre Toleranzen zu spezifizieren.

Von der Zeichnung zur CAD-Datei

Wenn Sie eine skalierte Zeichnung auf Papier oder Acetat haben, kann diese ebenfalls auf den Tisch gelegt und abgebildet werden, um eine CAD-Datei zu erstellen. Es kann sogar verwendet werden, um Dateien zum Reproduzieren von Grafiken, vielleicht eines Logos, zu erstellen. Du legst die Zeichnung auf den beleuchteten Tisch. Wenn das Licht durchscheint und die Zeichnung ein schwarzer Druck auf weißem Papier ist, kann der Druck als Kanten aufgenommen werden. Die Zeichnung muss jedoch skalierbar sein – entweder eins zu eins oder in einem festen Verhältnis – es darf nicht nur ein handgezeichnetes Bild eines Teils sein. Nach dem Scannen wird die Zeichnung in ein DXF-Dateiformat importiert.

2.5D Inspektion

Typische Stanzmaschinenprodukte können Merkmale wie Lamellen oder kleine Biegungen enthalten. Der zusätzliche SurfScan-Projektor strahlt strukturiertes Licht auf das abgebildete Teil. Es lässt sich in die Systemsoftware integrieren, um mit einem einzigen Klick eine genaue Inspektion sowohl der 2D-Form als auch seiner „2,5D“-Merkmale zu ermöglichen.

3D-Inspektion

Das Inspektionssystem Opti-Scan kann Oberflächen und Kanten in 3D vermessen. Dieses berührungslose strukturierte Weißlicht-Scansystem verwendet eine Hochgeschwindigkeitskamera mit hoher Auflösung und einen LED-DLP-Projektor, um die Oberflächen eines Objekts zu scannen.

Lichtmuster werden vom Projektor auf das Teil gestrahlt, um ein Streifenmuster zu erzeugen. Die Streifendaten werden von der Kamera aufgezeichnet und verwendet, um entweder eine 3D-Punktwolke oder ein Polygonnetz der gescannten Oberfläche zu erstellen. Die verarbeiteten Bilddaten können an mehrere verschiedene Dateitypen zur Verwendung in praktisch jedem 3D-Inspektions- oder Reverse-Engineering-Softwarepaket gesendet werden.

Bei der 2D-Bildgebung erfasst eine Aufnahme das gesamte Bild. Bei 3D erfolgt die Bildgebung immer noch in Sichtlinie, sodass Sie einen dreiachsigen Tisch verwenden müssen, der das Objekt drehen und neigen kann, um Daten aus jedem Winkel zu erhalten. Die Daten werden dann zusammengefügt, um das vollständige 3D-Bild zu erhalten.

Opti-Scan 3D kann zu bestehenden Planar-Systemen hinzugefügt werden, wodurch Planar in ein vollständiges 2D- und 3D-Messsystem verwandelt wird.

Zu den wichtigen Funktionen gehören:

• Automatisierte Inspektion mit einem Klick.

• Weißlicht-Scanning-Technologie.

• Oberflächen- und Kantenmessungen in 3D.

• Textur-Mapping – kann eine vollständig texturierte, gemappte Punktwolke in voller Farbe erstellen.

• Scannt Objekte mit einer Rate von etwa 250.000 Messungen pro Sekunde.

Zusammenfassend

Das Planar-System wurde für schnelle, genaue und robuste Messungen von gefertigten Blechteilen entwickelt. Es eignet sich gut für die schnelle und genaue Erstmusterprüfung, Qualitätsberichte und Reverse Engineering. Das System ist ideal für den Einsatz in der Werkstatt – es wird nicht durch Vibrationen beeinträchtigt, die von Maschinen in der Nähe verursacht werden; es erfordert nur minimale Bedienereingaben; und aufgrund seiner Geschwindigkeit und Genauigkeit kann es den Produktionsdurchsatz in einer Vielzahl von Anwendungen erhöhen.

Dieser Artikel wurde von Ed Brown, Mitherausgeber von Photonics &Imaging Technology, verfasst. Weitere Informationen finden Sie unter hier .