Versnelde 2D & 3D inspectie & reverse engineering voor precisie plaatmetaal & componentanalyse

Tafelgebaseerde optische meting is een snelle, eenvoudige en nauwkeurige methode voor zowel het meten als het reverse engineering van platte en gevouwen/gevormde plaatmetaalcomponenten; pakkingen, afdichtingen en O-ringen; laminaten; papier, acetaat en elektronische tekeningen; evenals andere ondoorzichtige en half-doorzichtige platte materialen.

De basiselementen van het Planar-meetsysteem van InspecVision Ltd. zijn een LED-verlichte tafel en een tot 50-megapixel camera die erboven hangt. De camera "ziet" de randen van een of meer onderdelen willekeurig op de tafel geplaatst. Binnen ongeveer 30 seconden maakt het een snapshot van een onderdeel, wat het kan vergelijken met een CAD-bestand voor inspectie, of als DXF- of DWG-CAD-bestand uitvoeren voor reverse engineering.

Typische gebruikers van dit systeem zijn plaatmetaalfabricanten die X/Y CNC, laser, plasma, gatprik-, waterstraalsnij- en vormmachines gebruiken en een grote verscheidenheid aan industrieën leveren zoals automotive, aerospace, elektronica en communicatie.

2D Inspectie

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

De gatpersoperator kan een CAD-bestand uploaden door het in de machine te scannen met een streepjescode. Er is geen gecertificeerde technicus nodig om metingen te nemen zodra de geïntegreerde computer is geprogrammeerd voor de gewenste afmetingen, inclusief gatenformaten en -locaties, lineaire afmetingen en stralen.

De operator kan een klaar onderdeel (of onderdelen) pakken, het op de tafel leggen zonder enige fixatie en zonder rekening te houden met een bepaalde oriëntatie. De besturingsoftware zal het onderdeel virtueel oriënteren voordat het vergeleken wordt 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 kenmerken zijn:

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

• Omdat de onderdelen niet aangeraakt hoeven te worden om gemeten te worden, kan de machine ook voor O-ringen gebruikt worden. Een O-ring met een tastapparaat zoals een coordinate measuring machine (CMM) of zelfs schuifmaat te meten, loopt het risico het stuk te vervormen en een fout te produceren.

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

• Het genereert automatisch rapporten, inclusief gemeten data en nominale data en het geeft PASS of FAIL aan voor elk item.

• Een kleurafwijkingsdiagram dat CAD-data vergelijkt met meetdata wordt getoond en/of geprint.

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

• Het levert SPC-data voor analyse.

2D Reverse Engineering

Reverse engineering valt in twee categorieën. De eerste betreft het visualiseren van een al geproduceerd stuk en de tweede is het converteren van een papier-, acetaat- of elektronisch afbeeldingsbestand naar een CAD-bestand.

"Ik ben in het Midwest en ik heb winkels die gatprocessen draaien of lasersnijden doen. Een boer kan binnenkomen en zeggen: 'Hé, ik heb dit stuk dat gebroken is. Leg het op de tafel en snij me een nieuwe.' Mijn eindklant zou de tafel gebruiken voor het verkrijgen van de data om hun snijproces te besturen. Versus de old school waar je met meetlenten en schuifmaten aan de slag gaat, je begint dit ding 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 genereren, kan een onderdeel op de tafel geplaatst worden, en een afbeeldingsbestand is binnen 30 seconden klaar. De software stelt de gebruiker dan in staat de data te bewerken en schoon te maken, bijvoorbeeld gatenformaten standaardiseren, randen opschonen en graten verwijderen.

Ik vroeg Wright welke 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 de benodigde toleranties voor het fabriceren van een onderdeel te bepalen, kun je meerdere onderdelen over elkaar heen leggen om de dimensionale variabiliteit van de typische monsterstukken te zien. Als je bijvoorbeeld een 30-stukken studie had van het onderdeel dat je probeert te reverse engineeren, kon je die 30 stukken overlappen en een procesafwijking krijgen om je toleranties te specificeren.

Van Tekening naar CAD-bestand

Als je een geschaalde tekening op papier of acetaat hebt, kan die ook op de tafel gelegd en gebeeld worden om een CAD-bestand te produceren. Het kan zelfs gebruikt worden om bestanden te maken voor het reproduceren van graphics, misschien een logo. Je legt de tekening op de verlichte tafel. Als het licht erdoorheen kan worden gezien en de tekening is zwart print op wit papier, kan de print opgepikt worden als randen. Echter, de tekening moet schaalbaar zijn — ofwel één-op-één of een vaste verhouding — het kan niet zomaar een handgetekende schets van een onderdeel zijn. Eenmaal gescand, wordt de tekening geïmporteerd in een DXF-bestandsformaat.

2.5D Inspectie

Typische gatpersproducten kunnen kenmerken bevatten zoals lamellen of kleine buigingen. De add-on SurfScan-projector schijnt gestructureerd licht op het onderdeel dat wordt gebeeld. Het integreert met de systeemsoftware om nauwkeurige inspectie van zowel de 2D-vorm als zijn "2.5D"-kenmerken met een enkele klik toe te staan.

3D Inspectie

Het Opti-Scan inspectiesysteem kan oppervlakken en randen in 3D meten. Dit contactloze gestructureerde witlicht-scansysteem gebruikt een hoge-snelheid, hoge-resolutie camera en een LED DLP-projector om de oppervlakken van een object te scannen.

Patronen van licht worden van de projector op het onderdeel gestraald om een franje-patroon te produceren. De franjedata wordt door de camera vastgelegd en gebruikt om ofwel een 3D-puntwolk of een polygonale mesh van het gescande oppervlak te creëren. De verwerkte beelddata kan naar verschillende bestandsformaten gestuurd worden voor gebruik in vrijwel elk 3D-inspectie- of reverse engineering-softwarepakket.

Bij 2D-beeldvorming vangt één opname het volledige plaatje. Bij 3D is de beeldvorming nog steeds line-of-sight, dus je moet een drie-as-tafel gebruiken die het object kan draaien en kantelen om data vanuit elke hoek te krijgen. De data wordt dan samen gesticht om het volledige 3D-beeld te verkrijgen.

Opti-Scan 3D kan toegevoegd worden aan bestaande Planar-systemen, wat Planar transformeert in een complete 2D- en 3D-meetsysteem.

Belangrijke kenmerken zijn:

• Enkele klik geautomatiseerde inspectie.

• Witlicht-scantechnologie.

• Oppervlakte- en randmetingen in 3D.

• Textuurmapping — kan een volledig gekleurde getekstureerde puntwolk creëren.

• 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 plaatmetaalonderdelen. Het is zeer geschikt voor snelle, nauwkeurige eerste-artikelinspectie, kwaliteitsrapportage en reverse engineering. Het systeem is ideaal voor gebruik op de werkvloer — het wordt niet beïnvloed door trillingen van nabijgelegen machines; het vereist minimale operatorinput; en vanwege zijn snelheid en nauwkeurheid kan het de productiedoorvoersnelheid verhogen over een breed scala aan toepassingen.

Dit artikel is geschreven door Ed Brown, Associate Editor van Photonics & Imaging Technology. Voor meer informatie, bezoek hier .