Beschleunigte 2D- & 3D-Prüfung & Reverse Engineering für Präzisionsblech & Komponentenanalyse

Tischbasierte optische Messung ist eine schnelle, einfache und präzise Methode sowohl zum Messen als auch zum Reverse Engineering von flachen und gefalteten/geformten Blechkomponenten; Dichtungen, Dichtungsringe und O-Ringe; Laminaten; Papier, Folie und elektronischen Zeichnungen; sowie anderen undurchsichtigen und halbdurchlässigen flachen Materialien.

Die Grundelemente des Planar-Messsystems von InspecVision Ltd. sind ein LED-hinterleuchteter Tisch und eine bis zu 50-Megapixel-Kamera darüber. Die Kamera „sieht“ die Kanten eines oder mehrerer zufällig auf dem Tisch platzierter Teile. Innerhalb von etwa 30 Sekunden macht sie einen Schnappschuss eines Teils, den sie entweder mit einer CAD-Datei zur Prüfung vergleichen oder als DXF- oder DWG-CAD-Datei für Reverse Engineering ausgeben kann.

Typische Nutzer dieses Systems sind Blechverarbeiter, die X/Y-CNC-, Laser-, Plasmaschneid-, Stanz-, Wasserstrahlschneid- und Umformmaschinen einsetzen und eine Vielzahl von Branchen wie Automobil, Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Kommunikation beliefern.

2D-Prüfung

Joe Wright, General Manager bei Exact Metrology (Moline, IL), beschrieb ein typisches Prüfsszenario, bei dem das System in der Nähe einer Gruppe von Stanzpressen auf dem Fabrikboden installiert wäre. 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 bedeutet, die Pressen könnten weiterlaufen, während das Teil geprüft wird.

Der Stanzpressenbediener könnte eine CAD-Datei durch Scannen per Barcode in die Maschine hochladen. Es ist kein zertifizierter Techniker erforderlich, um Messungen durchzuführen, sobald der integrierte Computer für die gewünschten Abmessungen programmiert wurde, einschließlich Lochgrößen und -positionen, linearer Abmessungen und Radien.

Der Bediener kann ein fertiges Teil (oder mehrere Teile) entnehmen, es auf den Tisch legen, ohne jegliche Vorrichtung und ohne Rücksicht auf eine bestimmte Ausrichtung. Die Steuerungssoftware orientiert das Teil virtuell, bevor sie es mit der CAD-Datei vergleicht. Die Messgenauigkeit reicht von 12 Mikrometern für einen kleinen Tisch (500 mm × 330 mm) bis zu 50 Mikrometern für einen großen Tisch (2355 mm × 1570 mm).

Wichtige Funktionen:

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

• Da die Teile nicht berührt werden müssen, um gemessen zu werden, kann die Maschine auch für O-Ringe verwendet werden. Der Versuch, einen O-Ring mit einem taktilen Gerät wie einer Koordinatenmessmaschine (KMM) oder sogar Messschiebern zu messen, birgt das Risiko, das Stück zu verformen und einen Fehler zu erzeugen.

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

• Es werden automatisch Berichte generiert, einschließlich Messdaten und Nominaldaten, und es wird PASS oder FAIL für jedes Element angezeigt.

• 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 für Analysen aus.

2D Reverse Engineering

Reverse Engineering fällt in zwei Kategorien. Die erste beinhaltet das Abbilden eines bereits gefertigten Teils, die zweite die Umwandlung einer Papier-, Folien- oder elektronischen Bilddatei in eine CAD-Datei.

„Ich bin im Mittleren Westen und habe Werkstätten, die Stanzprozesse durchführen oder Laserschneiden. Ein Bauer könnte hereinkommen und sagen: ‚Hey, ich habe dieses Teil, das gebrochen ist. Leg es auf den Tisch und schneid mir ein neues.‘ Mein Endkunde würde den Tisch nutzen, um die Daten zur Steuerung seines Schneidens zu erhalten. Im Gegensatz zur alten Schule, wo man Maßbänder und Messschieber nimmt, anfängt, das Ding zu zeichnen und dann eine CAD erstellen muss, um es zu bekommen. Das überspringt diesen ganzen Schritt“, sagte Wright.

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

Ich fragte Wright, welche Toleranzen ein Hersteller erreichen könnte. Er sagte, das Beste, was man erwarten kann, sind die 12 bis 50 Mikrometer des Systems selbst. Um die für die Fertigung eines Teils benötigten Toleranzen zu bestimmen, können Sie mehrere Teile überlagern, um die dimensionsliche Variabilität typischer Musterstücke zu sehen. Wenn Sie beispielsweise eine 30-teilige Studie des Teils hätten, das Sie reverse-engineeren wollen, könnten Sie diese 30 Teile überlagern und eine Prozessabweichung erhalten, die Ihnen hilft, Ihre Toleranzen festzulegen.

Von der Zeichnung zur CAD-Datei

Wenn Sie eine maßstabsgetreue Zeichnung auf Papier oder Folie haben, kann diese ebenfalls auf den Tisch gelegt und abgebildet werden, um eine CAD-Datei zu erzeugen. Sie kann sogar verwendet werden, um Dateien für die Reproduktion von Grafiken zu erstellen, vielleicht ein Logo. Sie legen die Zeichnung auf den hinterleuchteten Tisch. Wenn das Licht hindurchscheinen kann und die Zeichnung schwarzen Druck auf weißem Papier hat, kann der Druck als Kanten erfasst werden. Die Zeichnung muss jedoch skalierbar sein – entweder eins zu eins oder ein festes Verhältnis – es kann nicht einfach eine handgezeichnete Skizze eines Teils sein. Einmal gescannt, wird die Zeichnung in ein DXF-Dateiformat importiert.

2.5D-Prüfung

Typische Stanzmaschinenprodukte können Merkmale wie Lamellen oder kleine Biegungen umfassen. Der Zusatz-SurfScan-Projektor strahlt strukturiertes Licht auf das abzubildende Teil. Er integriert sich in die Systemsoftware, um eine präzise Prüfung sowohl der 2D-Form als auch ihrer „2.5D“-Merkmale mit einem einzigen Klick zu ermöglichen.

3D-Prüfung

Das Opti-Scan-Prüfsystem kann Oberflächen und Kanten in 3D messen. Dieses berührungslose strukturierte Weißlicht-Scansystem verwendet eine hochauflosende High-Speed-Kamera 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 polygones Netz der gescannten Oberfläche zu erstellen. Die verarbeiteten Bilddaten können in verschiedene Dateitypen gesendet werden, für die Verwendung in praktisch jeder 3D-Prüf- oder Reverse-Engineering-Software.

Bei 2D-Bildgebung erfasst ein Schuss das vollständige Bild. Bei 3D ist die Bildgebung weiterhin Sichtlinien-basiert, daher müssen Sie einen Drei-Achsen-Tisch verwenden, der das Objekt drehen und kippen 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 und verwandelt Planar in ein komplettes 2D- und 3D-Messsystem.

Wichtige Funktionen:

• Ein-Klick-automatisierte Prüfung.

• Weißlicht-Scantechnologie.

• Oberflächen- und Kantenmessungen in 3D.

• Textur-Mapping – kann eine vollständig texturierte Punktwolke in Vollfarbe erstellen.

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

Zusammenfassung

Das Planar-System ist für schnelle, präzise und robuste Messungen gefertigter Blechteile konzipiert. Es eignet sich hervorragend für schnelle, präzise Erstmusterprüfung, Qualitätsberichterstattung und Reverse Engineering. Das System ist ideal für den Shopfloor-Einsatz – es wird nicht durch Vibrationen benachbarter Maschinen beeinträchtigt; es erfordert minimale Bedienereingriffe; und dank seiner Geschwindigkeit und Genauigkeit kann es den Produktionsdurchsatz in einer Vielzahl von Anwendungen steigern.

Dieser Artikel wurde von Ed Brown, Associate Editor of Photonics & Imaging Technology, verfasst. Für weitere Informationen besuchen Sie hier .