La nuova soluzione di scansione diretta migliora precisione e ripetibilità
Le particolari esigenze di un cliente del settore aerospaziale hanno portato allo sviluppo di una nuova soluzione di misura innovativa per la scansione diretta con il Leica Absolute Tracker ATS600
Articolo tecnico - Leica Absolute Tracker ATS600, parte 1
Dal lancio del Leica Absolute Tracker ATS600 l’innovativa capacità di scansione diretta del sistema ha consentito di creare un’ampia gamma di nuove applicazioni di verifica metrologica: ora è possibile eseguire in modo semplice misure che in precedenza non erano realizzabili, garantendo un controllo di qualità sui prodotti di grandi dimensioni mai raggiunto prima.
Nel corso del 2022 il team di Hexagon specializzato in laser tracker è stato contattato da un importante cliente del settore aerospaziale interessato a passare dal metodo di misura che utilizzava, che prevedeva l’impiego di tracker e riflettore, alla scansione diretta con l’ATS600. Il processo in uso comportava che l’operatore ricevesse un elenco di punti della superficie del pezzo e che posizionasse un riflettore su ciascuno di questi punti per effettuare una misura. I punti erano rilevati solo quando il riflettore raggiungeva la coordinata. Le dimensioni dei pezzi richiedevano l’impiego di un ponteggio e di un’attrezzatura di sicurezza, che dovevano essere riposizionati più volte. Questo processo estremamente laborioso è stato il motivo principale per cui si è ritenuto di passare alla scansione diretta.
L’azienda era tuttavia preoccupata che le prestazioni della scansione diretta dell’ATS600 potessero raggiungere i requisiti di tolleranza richiesti. Hexagon ha spiegato che il vantaggio della scansione diretta comporta una minore precisione rispetto alla verifica con riflettore. Sono stati pianificati una serie di test e una dimostrazione con il team locale di Hexagon, con l’obiettivo di verificare se i risultati delle misure senza riflettore fossero sufficientemente affidabili da soddisfare le strette tolleranze del settore aerospaziale.
Durante i test previsti le prime misure eseguite in parallelo con un riflettore e con la scansione diretta non hanno prodotto risultati equivalenti. Si ritiene che questa diversità sia dovuta alla qualità della superficie, che era graffiata e presentava segni del pregresso processo di produzione. Ritenendo che si trattasse di una questione di variabilità e non di pura difficoltà a raggiungere il livello di precisione richiesto, il team locale ha contattato il team di esperti di laser tracker di Hexagon con sede in Svizzera, dove si progetta e si costruisce la gamma Absolute Tracker, per ricevere assistenza.
Il team ha iniziato a condurre una serie di esperimenti, durante i quali è stata misurata una lastra di acciaio spazzolato a varie distanze (da 2 a 15 metri) e con diverse incidenze (da 0° a 60°) rispetto all’ATS600. La piastra è stata inizialmente misurata con un riflettore da 1,5” da ogni distanza e incidenza, con 21 punti rilevati e utilizzati per adattarsi a un aereo. Le successive misure di scansione diretta hanno evidenziato lo stesso problema di variabilità riscontrato dal team locale sul posto con il cliente.
Nel corso del 2022 il team di Hexagon specializzato in laser tracker è stato contattato da un importante cliente del settore aerospaziale interessato a passare dal metodo di misura che utilizzava, che prevedeva l’impiego di tracker e riflettore, alla scansione diretta con l’ATS600. Il processo in uso comportava che l’operatore ricevesse un elenco di punti della superficie del pezzo e che posizionasse un riflettore su ciascuno di questi punti per effettuare una misura. I punti erano rilevati solo quando il riflettore raggiungeva la coordinata. Le dimensioni dei pezzi richiedevano l’impiego di un ponteggio e di un’attrezzatura di sicurezza, che dovevano essere riposizionati più volte. Questo processo estremamente laborioso è stato il motivo principale per cui si è ritenuto di passare alla scansione diretta.L’azienda era tuttavia preoccupata che le prestazioni della scansione diretta dell’ATS600 potessero raggiungere i requisiti di tolleranza richiesti. Hexagon ha spiegato che il vantaggio della scansione diretta comporta una minore precisione rispetto alla verifica con riflettore. Sono stati pianificati una serie di test e una dimostrazione con il team locale di Hexagon, con l’obiettivo di verificare se i risultati delle misure senza riflettore fossero sufficientemente affidabili da soddisfare le strette tolleranze del settore aerospaziale.
Durante i test previsti le prime misure eseguite in parallelo con un riflettore e con la scansione diretta non hanno prodotto risultati equivalenti. Si ritiene che questa diversità sia dovuta alla qualità della superficie, che era graffiata e presentava segni del pregresso processo di produzione. Ritenendo che si trattasse di una questione di variabilità e non di pura difficoltà a raggiungere il livello di precisione richiesto, il team locale ha contattato il team di esperti di laser tracker di Hexagon con sede in Svizzera, dove si progetta e si costruisce la gamma Absolute Tracker, per ricevere assistenza.
Il team ha iniziato a condurre una serie di esperimenti, durante i quali è stata misurata una lastra di acciaio spazzolato a varie distanze (da 2 a 15 metri) e con diverse incidenze (da 0° a 60°) rispetto all’ATS600. La piastra è stata inizialmente misurata con un riflettore da 1,5” da ogni distanza e incidenza, con 21 punti rilevati e utilizzati per adattarsi a un aereo. Le successive misure di scansione diretta hanno evidenziato lo stesso problema di variabilità riscontrato dal team locale sul posto con il cliente.
Figure 1. Un artefatto in acciaio spazzolato utilizzato per i test. (a sinistra) | Rappresentazione della griglia di misura utilizzata per creare un valore medio del punto. (a destra)
Dopo aver esaminato il problema, il team ha sviluppato una nuova soluzione di misura, denominata misura del punto di confronto della superficie. Consiste nell’effettuare una griglia di misure di punti ravvicinati e nell’utilizzare questi risultati per calcolare un valore medio di coordinate per il punto centrale della griglia.
Supponiamo che per un particolare oggetto target si debbano misurare 100 punti distinti. Le coordinate di questi punti possono essere importate nel software e intorno a ciascuno di essi verrà creata automaticamente una piccola ma fitta griglia di punti di misura senza riflettore. Quando l’utilizzatore fa clic su “Misura”, l’ATS600 scansiona ogni punto della griglia e calcola un valore medio che rappresenta la coordinata desiderata. Questo processo elimina i valori anomali causati dai graffi sul materiale. Il raggio consigliato per la griglia è compreso tra 4 e 8 millimetri, mentre un raggio maggiore è consigliato per distanze di misura più lunghe, dato che il diametro del raggio laser aumenta.
Test approfonditi condotti dai tecnici dei laser tracker di Hexagon hanno dimostrato che questa soluzione può migliorare la precisione di un fattore due, con una ripetibilità drasticamente ridotta a soli 10 micron. La nuova misura può essere facilmente implementata da quei pacchetti software di misura che dispongono di un’interfaccia con l’ATS600. I clienti devono contattare il rappresentante Hexagon di zona se sono interessati a utilizzare questa nuova soluzione di misura.
Supponiamo che per un particolare oggetto target si debbano misurare 100 punti distinti. Le coordinate di questi punti possono essere importate nel software e intorno a ciascuno di essi verrà creata automaticamente una piccola ma fitta griglia di punti di misura senza riflettore. Quando l’utilizzatore fa clic su “Misura”, l’ATS600 scansiona ogni punto della griglia e calcola un valore medio che rappresenta la coordinata desiderata. Questo processo elimina i valori anomali causati dai graffi sul materiale. Il raggio consigliato per la griglia è compreso tra 4 e 8 millimetri, mentre un raggio maggiore è consigliato per distanze di misura più lunghe, dato che il diametro del raggio laser aumenta.
Aumento della precisione di un fattore due, con una ripetibilità drasticamente ridotta a soli 10 micron.
Il risultato è una nuova soluzione di misura relativamente semplice che offre una precisione e una ripetibilità eccellenti, con un notevole risparmio di tempo rispetto alla misura con riflettore.Test approfonditi condotti dai tecnici dei laser tracker di Hexagon hanno dimostrato che questa soluzione può migliorare la precisione di un fattore due, con una ripetibilità drasticamente ridotta a soli 10 micron. La nuova misura può essere facilmente implementata da quei pacchetti software di misura che dispongono di un’interfaccia con l’ATS600. I clienti devono contattare il rappresentante Hexagon di zona se sono interessati a utilizzare questa nuova soluzione di misura.
Figure 2. Risultati della misura con scansione diretta punto a punto. (a sinistra) | Risultati utilizzando griglie di punti di comparazione della superficie di 0,5 mm x 0,5 mm. (a destra)
Sulla base di questi risultati l’azienda aerospaziale che ha avviato lo studio ha investito in tre nuove unità ATS600. Rispetto ai flussi di lavoro di configurazione e preparazione esistenti, i tempi di verifica si ridurranno da 2,5 ore a soli 45 minuti.
Inoltre, il metodo di scansione diretta garantisce la sicurezza degli operatori, poiché non è più necessario lavorare ad altezze elevate. Inoltre, la capacità dell’ATS600 di eseguire misure sia con riflettore che senza riflettore consente di continuare a eseguire le attuali routine di accoppiamento automatico delle ali con i riflettori, ma anche di passare alle nuove routine di misura con scansione senza contatto evitando di ricorrere a più configurazioni e modifiche tecniche.
Inoltre, il metodo di scansione diretta garantisce la sicurezza degli operatori, poiché non è più necessario lavorare ad altezze elevate. Inoltre, la capacità dell’ATS600 di eseguire misure sia con riflettore che senza riflettore consente di continuare a eseguire le attuali routine di accoppiamento automatico delle ali con i riflettori, ma anche di passare alle nuove routine di misura con scansione senza contatto evitando di ricorrere a più configurazioni e modifiche tecniche.
