Hogesnelheidsinspectie en reverse engineering in 2D en 3D

Optische tafelmeting is een snelle, eenvoudige en nauwkeurige methode voor zowel het meten als reverse-engineering van platte en gevouwen/gevormde plaatwerkcomponenten; pakkingen, afdichtingen en O-ringen; lamineringen; papier, acetaat en elektronische tekeningen; evenals andere ondoorzichtige en semi-transparante platte materialen.

De basiselementen van het Planar-meetsysteem van InspecVision Ltd. zijn een tafel met led-achtergrondverlichting en een camera tot 50 megapixels bovenop. De camera "ziet" de randen van een of meer willekeurig op tafel gelegde onderdelen. Binnen ongeveer 30 seconden maakt het een momentopname van een onderdeel, dat het kan vergelijken met een CAD-bestand voor inspectie, of kan worden uitgevoerd als een DXF- of DWG CAD-bestand voor reverse engineering.

Typische gebruikers van dit systeem zijn plaatwerkfabrikanten die X/Y CNC-, laser-, plasma-, pons-, waterstraalsnij- en vormmachines gebruiken die leveren aan een breed scala aan industrieën, zoals de automobielindustrie, ruimtevaart, elektronica en communicatie.

2D-inspectie

Joe Wright, General Manager, Exact Metrology (Moline, IL), beschreef een typisch inspectiescenario waarbij het systeem op een fabrieksvloer in de buurt van een groep ponsmachines zou worden geïnstalleerd. Omdat er geen bewegende delen zijn en de gegevens worden vastgelegd met een snelheid van ongeveer 4 megapixels per seconde, wordt het systeem niet beïnvloed door trillingen, zei hij. Dat betekent dat de persen kunnen blijven draaien terwijl het onderdeel wordt geïnspecteerd.

De operator van de ponsmachine kon een CAD-bestand uploaden door het met een streepjescode in de machine te scannen. Er is geen gecertificeerde technicus nodig om metingen uit te voeren zodra de geïntegreerde computer is geprogrammeerd voor de gewenste afmetingen, inclusief gatgroottes en locaties, lineaire afmetingen en radiussen.

De operator kan een afgewerkt onderdeel (of onderdelen) trekken, op de tafel plaatsen zonder enige bevestiging en zonder rekening te houden met een bepaalde oriëntatie. De besturingssoftware oriënteert het onderdeel virtueel voordat het wordt vergeleken met het CAD-bestand. De meetnauwkeurigheid varieert van 12 micron voor een kleine (500 mm × 330 mm) tafel tot 50 micron voor een grote (2355 mm × 1570 mm) tafel.

Belangrijke functies zijn onder meer:

• Meerdere identieke onderdelen kunnen tegelijkertijd worden gescand. Als je bijvoorbeeld 10 onderdelen op tafel legt, en onderdeel 5 in de hoek komt niet door, dan zal de display dat onderdeel op het scherm scheiden.

• Omdat de onderdelen niet aangeraakt hoeven te worden om te meten, kan de machine ook gebruikt worden voor O-ringen. Als u een O-ring probeert te meten met een tactiel apparaat zoals een coördinatenmeetmachine (CMM) of zelfs schuifmaten, loopt u het risico het stuk te vervormen en een fout te veroorzaken.

• Hoewel de tafel van glas is, kunnen krassen worden weggekalibreerd, zodat ze de afmetingen niet beïnvloeden.

• Het genereert automatisch rapporten, inclusief meetgegevens en nominale gegevens, en geeft voor elk item PASS of FAIL aan.

• Er wordt een kleurafwijkingsdiagram weergegeven waarin CAD-gegevens worden vergeleken met meetgegevens.

• Afwijkingen kunnen op het onderdeel zelf worden geprojecteerd met behulp van augmented reality.

• Het zal SPC-gegevens uitvoeren voor analyse.

2D reverse-engineering

Reverse engineering valt in twee categorieën uiteen. De eerste omvat het afbeelden van een reeds vervaardigd stuk en de tweede is het converteren van een papieren, acetaat- of elektronisch beeldbestand naar een CAD-bestand.

"Ik ben in het Midwesten en ik heb winkels die ponsprocessen uitvoeren of lasersnijden. Een boer zou binnen kunnen komen en zeggen:'Hé, ik heb dit stuk dat kapot is. Zet hem op de tafel en snij een nieuwe voor me.' Mijn eindklant zou de tafel gebruiken om de gegevens te krijgen om het snijden te regelen. In tegenstelling tot de oude school waar je meetlinten en remklauwen grijpt, begin je dit ding uit te tekenen en dan moet je een CAD maken om het te krijgen. Dit slaat die hele stap over', zei Wright.

Om een ​​tekening voor een fabrikant te maken, kan een onderdeel op de tafel worden gelegd en is binnen 30 seconden een afbeeldingsbestand klaar. Met de software kan de gebruiker de gegevens vervolgens bewerken en opschonen, bijvoorbeeld door de grootte van gaten te standaardiseren, randen op te ruimen en bramen te verwijderen.

Ik vroeg Wright wat voor toleranties een fabrikant kon bereiken. Hij zei dat het beste wat je kunt verwachten de 12 tot 50 micron van het systeem zelf is. Om vervolgens de toleranties te bepalen die nodig zijn voor het vervaardigen van een onderdeel, kunt u meerdere onderdelen over elkaar heen leggen om de dimensionale variabiliteit van de typische monsterstukken te zien. Als u bijvoorbeeld een studie van 30 stukken had van het onderdeel dat u probeert te reverse-engineeren, zou u die 30 stukken over elkaar kunnen leggen en een procesafwijking krijgen om u te helpen uw toleranties te specificeren.

Van tekening tot CAD-bestand

Als u een geschaalde tekening op papier of acetaat heeft, kan deze ook op tafel worden gelegd en worden afgebeeld om een ​​CAD-bestand te maken. Het kan zelfs worden gebruikt om bestanden te maken voor het reproduceren van afbeeldingen, misschien een logo. Je legt de tekening op de verlichte tafel. Als het licht er doorheen kan worden gezien en de tekening is een zwarte afdruk op wit papier, dan kan de afdruk als randen worden opgepakt. De tekening moet echter schaalbaar zijn - één op één of een vaste verhouding - het kan niet zomaar een met de hand getekende afbeelding van een onderdeel zijn. Zodra het is gescand, wordt de tekening geïmporteerd in een DXF-bestandsformaat.

2.5D inspectie

Typische producten voor ponsmachines kunnen functies bevatten zoals lamellen of kleine bochten. De add-on SurfScan-projector schijnt gestructureerd licht op het onderdeel dat wordt afgebeeld. Het integreert met de systeemsoftware om nauwkeurige inspectie van zowel de 2D-vorm als de "2.5D"-functies met een enkele klik mogelijk te maken.

3D-inspectie

Het Opti-Scan inspectiesysteem kan oppervlakken en randen in 3D meten. Dit contactloze, gestructureerde witlichtscansysteem maakt gebruik van een snelle camera met hoge resolutie en een LED DLP-projector om de oppervlakken van een object te scannen.

Lichtpatronen worden vanuit de projector op het onderdeel gestraald om een ​​franjepatroon te produceren. De randgegevens worden door de camera opgenomen en gebruikt om een ​​3D-puntenwolk of een veelhoekige mesh van het gescande oppervlak te maken. De verwerkte beeldgegevens kunnen naar verschillende bestandstypen worden verzonden voor gebruik in vrijwel elk softwarepakket voor 3D-inspectie of reverse engineering.

Met 2D-beeldvorming legt één opname het volledige beeld vast. Met 3D is de beeldvorming nog steeds in het zicht, dus u moet een tafel met drie assen gebruiken die het object kan draaien en kantelen om gegevens vanuit elke hoek te krijgen. De gegevens worden vervolgens samengevoegd om het volledige 3D-beeld te verkrijgen.

Opti-Scan 3D kan worden toegevoegd aan bestaande Planar-systemen, waardoor Planar wordt getransformeerd in een compleet 2D- en 3D-meetsysteem.

Belangrijke functies zijn onder meer:

• Geautomatiseerde inspectie met één klik.

• Scantechnologie met wit licht.

• Oppervlakte- en randmetingen in 3D.

• Textuurtoewijzing — kan een volledig getextureerde, in kaart gebrachte puntenwolk in kleur maken.

• Scant objecten met een snelheid van ongeveer 250.000 metingen per seconde.

Samenvattend

Het Planar-systeem is ontworpen voor snelle, nauwkeurige en robuuste metingen van gefabriceerde plaatwerkonderdelen. Het is zeer geschikt voor snelle, nauwkeurige inspectie van het eerste artikel, kwaliteitsrapportage en reverse engineering. Het systeem is ideaal voor gebruik op de werkvloer — het wordt niet beïnvloed door trillingen veroorzaakt door machines in de buurt; het vereist minimale input van de operator; en vanwege zijn snelheid en nauwkeurigheid kan het de productiedoorvoer voor een breed scala aan toepassingen verhogen.

Dit artikel is geschreven door Ed Brown, Associate Editor van Photonics &Imaging Technology. Ga voor meer informatie naar hier .