3D-scannen verbeteren

ARIS Technology zegt dat het 3D-scannen verbetert

Hoewel 3D-scannen al door veel fabrikanten van auto-onderdelen is toegepast, zijn de toepassingen in kwaliteitscontrole (QC) beperkt. Dit is voornamelijk te wijten aan de volgende beperkingen:

1. 3D-scannen was handmatig.

2. Bestaande "zogenaamde" geautomatiseerde 3D-scansystemen zijn vaak onproductief.

3. 3D-scannen probeerde een alles-in-één oplossing te zijn, terwijl er nog steeds redenen zijn om contactapparaten (CMM's) te gebruiken voor bepaalde soorten metingen.

Handmatig 3D-scannen overwinnen

Wanneer een fabrikant een stand-alone 3D-scanner koopt, moet deze doorgaans doorgaan met aanvullende aankopen van 3D-beeldverwerkingssoftware zoals Geomagic of Polyworks, een draaitafel met twee assen, een 3D-scannerstatief of andere. Na dergelijke aankopen moest een werknemer worden getraind in:

–Hoe een 3D-scanner te bedienen (bijvoorbeeld in-/uitschakelen, instellingen wijzigen, enz.).

–Hoe u de juiste scans maakt vanuit de juiste hoeken en afstanden voor een specifiek te scannen onderdeel.

–Hoe rekening te houden met de oppervlaktekenmerken van een object (bijvoorbeeld de juiste belichting instellen op basis van de reflectiviteit van het oppervlak).

–Hoe meerdere scans in één bestand te combineren en de gescande gegevens te verwerken.

–Hoe beeldverwerkingstechnieken uit te voeren om de gescande gegevens tot CAD-vergelijking te voltooien.

–Andere how-to’s zoals kalibratie van de scanner, mastering van de fixture, enz.

Dit betekende dat er altijd een nieuwe leercurve zou zijn voor geschoolde arbeid voor een nieuw project. Ten eerste moet de werknemer voor een nieuwe onderdeelinspectie leren hoe hij dat specifieke onderdeel kan scannen. Ten tweede, als het bedrijf een oud model reproduceert, moet de werknemer ofwel het oude project opnieuw bezoeken om zichzelf eraan te herinneren of opnieuw leren hoe het onderdeel helemaal opnieuw moet worden gescand. Hoewel er in de kant-en-klare software stapsgewijze verbeteringen zijn doorgevoerd om de productiviteit van werknemers te verhogen, is er nog steeds geen oplossing die deze steile leercurve fundamenteel wegneemt.

Samenwerkend ARIS-systeem, ondersteund door de eenvoudige gebruikerservaring (UX) van ARIS-software, maakt een eenvoudige installatie van een nieuw onderdeel mogelijk.

Waarom zijn ARIS-systemen beter?

Veel bedrijven hebben oplossingen geïntroduceerd om de arbeidsintensiteit van 3D-scannen te verbeteren door gebruik te maken van robotautomatisering. De momenteel beschikbare oplossingen hebben echter de volgende beperkingen:

–De meeste bestaande oplossingen worden geleverd door 3D OEM-scannerhardware, waardoor u vastzit aan een specifiek merk of type 3D-scanner. Als voorbeeld is er een populaire automatiseringsoplossing voor 3D-scannen, die is ontwikkeld en gepromoot door een fabrikant van 3D-scanners. De 3D-scanners die in deze oplossing worden gebruikt (1) zijn gestructureerd met blauw licht, wat niet geweldig is voor glanzendere oppervlakken die de gebruikers dwingen het onderdeel te spuiten; (2) hebben een lange afstand tussen de ogen, waardoor het vermogen om smallere gaten te scannen wordt beperkt; en (3) vaak moeten er markeringen op het onderdeel worden aangebracht, wat de automatisering ironisch genoeg erg handmatig maakt.

–De meeste bestaande oplossingen zijn niet gebouwd om flexibel te zijn. Met andere woorden, het systeem kan verouderd raken zodra de gebruiker het systeem moet hergebruiken voor een nieuwe productielijn. Wanneer een fabrikant besluit het geautomatiseerde 3D-scansysteem opnieuw te gebruiken voor een andere toepassing, kan het nodig zijn om de 3D-scanner, robot en/of beeldverwerkingssoftware te vervangen. Zo'n ruil vereist doorgaans een totaal nieuwe systeemintegratie, omscholing en herkalibratie.

–ARIS lost deze beperkingen op door gebruik te maken van haar eigen softwareproducten.

–Modulair integratieplatform:ARIS beveelt alle optimale, in de markt bewezen sensoren en robots aan en voert vervolgens de integratie en implementatie uit.

–Automatisering (Run) Software:ARIS biedt software voor minimaal opgeleide werknemers om geprogrammeerde inspecties herhaaldelijk uit te voeren.

–Setup-software:ARIS levert software waarmee nieuwe programma's eenvoudig kunnen worden ingesteld en analyses na de scan kunnen worden uitgevoerd naarmate de behoeften van de fabrikant evolueren.

Hoe kunnen ARIS-systemen CMM's aanvullen?

3D-scannen kan in seconden miljoenen meetgegevens verzamelen en heeft dus een hoge resolutie en snelle cyclustijd. Het presteert echter niet zo goed als CMM's bij het meten van transparante/doorschijnende, glanzende oppervlakken of interne details. Om deze reden kan het, zelfs om alle vereiste annotaties (points of interest) voor één specifiek onderdeel te meten, wenselijker zijn om zowel CMM- als 3D-scanning te gebruiken.

De OEM's van CMM's erkennen dit en hebben 3D-scanners op de CMM-arm gemonteerd, hoewel dit een zeer langzaam en onproductief proces is. Aan de andere kant lijkt de complexiteit van het hebben van een industriële robot in een inspectielab niet zo optimaal.

Hoe ARIS dit probleem oplost, is door collaboratieve robots te integreren met een snelle multi-line laserscanning. Een dergelijk systeem heeft een iets lagere nauwkeurigheid in vergelijking met ARIS-systemen met 3D-gebiedsscanners (bijv. gestructureerd blauw licht), terwijl het de snelheid en productiviteit maximaliseert en ook beter presteert dan andere soorten 3D-scanning voor reflecterende oppervlakken.

Bovendien kan het grotere onderdelen aanzienlijk effectiever scannen zonder precisie te verliezen, omdat u externe volgmechanismen kunt gebruiken om beelden live te naaien terwijl de robot in beweging is (de gegevens vastleggen).

Ten slotte kan dit systeem, door gebruik te maken van collaboratieve robots, worden ingezet in gebieden met bestaande menselijke processen en kan het daarom direct naast een CMM worden opgesteld als aanvulling op CMM-metingen in realtime.

Real-life case study voor het precisiesysteem

Een volledig inspectierapport wordt gegenereerd voor een gegoten onderdeel met behulp van een referentie ARIS-systeem, met een reeks aantekeningen die nodig zijn om de kwaliteit te waarborgen. Vervolgens wordt een Gage R&R-studie uitgevoerd op de metingen, waarbij de precisie (herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid) wordt getest en vergeleken met algemeen aanvaarde industriestandaarden.

Deze precisietest probeert te achterhalen of geautomatiseerde 3D-scansystemen kunnen worden ingezet in de productie, in plaats van alleen in het laboratorium, voor zowel FAI (First-Article Inspection) als in-productie-inspectie, wat leidt tot aanzienlijke kostenbesparingen.

De keuze van 3D-scanners is meestal belangrijker dan die van de robotarm, aangezien verschillende toleranties, oppervlakteafwerkingen en onderdeelafmetingen verschillende optische nauwkeurigheid en/of gezichtsveldapparaten kunnen vereisen. Gewoonlijk zijn de meer nauwkeurige en grotere gezichtsveldapparaten duurder; en het is vanwege deze prijsfactor dat de mogelijkheid om verschillende 3D-scannertypes aangeboden door de ARIS-integratiesoftware plug-and-play te gebruiken, belangrijk is om de vereiste nauwkeurigheid en cyclustijd binnen het toegewezen budget te bereiken. Er zijn bijvoorbeeld 3D-scanners die tot op ±2,5 μm nauwkeurig zijn, maar deze zouden gemakkelijk meer dan $ 100.000 kosten.

Zodra de scanner en de robot zijn geplaatst en bedraad, wordt een eerste instelling uitgevoerd om de relatieve posities van de 3D-scanner en de robot te kalibreren. Dit wordt afgehandeld door de automatiseringssoftware ARIS, waarin de operator met slechts één klik de benodigde kalibratie automatisch kan uitvoeren. In sommige gevallen moet de 3D-scanner ook zo vaak als dagelijks worden gekalibreerd (vooral bij temperatuurveranderingen) en dit wordt opnieuw automatisch afgehandeld via de automatiseringssoftware van ARIS met minimale menselijke input. Voor het gebruikte referentiesysteem duurde het initiële kalibratieproces minder dan 15 minuten handmatige operatortijd.

Het resultaat laat zien dat zelfs in een in-productieomgeving, met minimale investeringen, de oplossing in staat is om een ​​vergelijkbare nauwkeurigheid te bieden als CMM's. Het vertoonde een iets slechtere precisie in vergelijking met in-lab CMM's, maar bleek superieur te zijn aan draagbare CMM's. Vooral omdat veel in-lab, zeer nauwkeurige CMM's controles vereisen, zoals een betonnen vloer en een kamer met temperatuur-/trillingenbeheersing, en 3D-scanners die minder gevoelig zijn voor dergelijke externe factoren, manifesteert zich in de flexibiliteit en efficiëntie die een geautomatiseerde robotische 3D-scanoplossing voor kwaliteitscontrole kan bieden.

Het ARIS-systeem kan samenwerken met de bestaande infrastructuur van autofabrikanten en een sterk rendement op de investering (ROI) opleveren. Een dergelijke ROI kan worden behaald zonder bestaande CMM-processen te hoeven vervangen door gebruik te maken van samenwerkende ARIS-systemen.

Bewerkt door Jaarboekredacteur Bill Koenig op basis van informatie geleverd door ARIS Technology.