新しい直接スキャン戦略で精度と再現性を改善
航空宇宙顧客の特定のニーズに応え、Leica Absolute Tracker ATS600 による直接スキャンで革新的な新しい測定戦略を開発
技術記事 - Leica Absolute Tracker ATS600, パート 1
Leica Absolute Tracker ATS600 の発売以来、システムの画期的な直接スキャン能力は、広範囲の新しい計測グレード検査アプリケーションへの活用の道が開かれ、これまでには難しかった測定を容易に行なえるようになり、より大規模なプロダクトでより細かな品質管理が可能になりました。
Hexagon のレーザートラッカー・チームは、2022 年に、大手航空宇宙顧客から、トラッカーとリフレクターの測定過程を含む現在の測定プロセスから、ATS600 による直接スキャンへの移行の可能性について問い合わせを受けました。現在の工程では、部品上の表面のポイントのリストが作成され、オペレーターがリフレクターをこれらの各々の位置まで運んで測定していました。 リフレクターが目標地点に到着するまで、ポイントの記録はできませんでした。部品のサイズによっては、足場と安全設備が必要になります。さらに、測定部品の典型的なサイズでは、位置を複数回変える必要がありました。これは非常に時間のかかる方法であり、これにより、直接スキャンへの移行が検討されていました。
しかしながら、顧客にとって、ATS600 の直接スキャンが許容差要件を満たせるかが関心事でした。Hexagon では、リフレクター検査と比較し、直接スキャンの精度が十分ではない可能性について、誠実に説明を行いました。同社の現地の Hexagon チームとデモンストレーション・ユニットにより、リフレクターを使用しない測定で、厳格な航空宇宙産業の許容差条件を満たせるかどうかを確認する一連の試験が計画されました。
計画された試験では、並行してリフレクターを使用し、まったく同じ測定が行われました。直接スキャンで行われた最初の測定とリフレクターの結果は一致していませんでした。この結果の相違は、表面の質が原因であると断定されました。前の生産工程で、引っ掻きや跡が発生していたためです。現地チームでは、問題は精度レベルではなく、表面の不均一さが原因であると考えました。そこで、スイスに本拠地を置く、Absolute Tracker の設計・生産を行う Hexagon のレーザートラッカー・エキスパートのチームに問い合わせが行われました。
チームはまず、ATS600 により様々な距離 (2m～15m) および入射角 (0°～60°) で、ヘアライン鋼板を測定する実験の構築から始めました。鋼板は、当初それぞれの距離と入射角で、1.5" のリフレクターを使用して測定されました。21 のポイントを取得し、平面へのフィッティングが行われました。続く直接スキャン測定により、航空宇宙産業やサイトでの現地チームの結果と同じ、変動の問題があることがわかりました。
Hexagon のレーザートラッカー・チームは、2022 年に、大手航空宇宙顧客から、トラッカーとリフレクターの測定過程を含む現在の測定プロセスから、ATS600 による直接スキャンへの移行の可能性について問い合わせを受けました。現在の工程では、部品上の表面のポイントのリストが作成され、オペレーターがリフレクターをこれらの各々の位置まで運んで測定していました。 リフレクターが目標地点に到着するまで、ポイントの記録はできませんでした。部品のサイズによっては、足場と安全設備が必要になります。さらに、測定部品の典型的なサイズでは、位置を複数回変える必要がありました。これは非常に時間のかかる方法であり、これにより、直接スキャンへの移行が検討されていました。しかしながら、顧客にとって、ATS600 の直接スキャンが許容差要件を満たせるかが関心事でした。Hexagon では、リフレクター検査と比較し、直接スキャンの精度が十分ではない可能性について、誠実に説明を行いました。同社の現地の Hexagon チームとデモンストレーション・ユニットにより、リフレクターを使用しない測定で、厳格な航空宇宙産業の許容差条件を満たせるかどうかを確認する一連の試験が計画されました。
計画された試験では、並行してリフレクターを使用し、まったく同じ測定が行われました。直接スキャンで行われた最初の測定とリフレクターの結果は一致していませんでした。この結果の相違は、表面の質が原因であると断定されました。前の生産工程で、引っ掻きや跡が発生していたためです。現地チームでは、問題は精度レベルではなく、表面の不均一さが原因であると考えました。そこで、スイスに本拠地を置く、Absolute Tracker の設計・生産を行う Hexagon のレーザートラッカー・エキスパートのチームに問い合わせが行われました。
チームはまず、ATS600 により様々な距離 (2m～15m) および入射角 (0°～60°) で、ヘアライン鋼板を測定する実験の構築から始めました。鋼板は、当初それぞれの距離と入射角で、1.5" のリフレクターを使用して測定されました。21 のポイントを取得し、平面へのフィッティングが行われました。続く直接スキャン測定により、航空宇宙産業やサイトでの現地チームの結果と同じ、変動の問題があることがわかりました。
Figure 1. 試験では、ヘアライン加工鋼板が使用されました。 (left) | 測定グリッドで中間ポイント値を作成します。 (right)
そこで、チームでは、問題を精査したうえで、比較ポイント表面測定.と名付けられた新しい測定戦略を開発しました。このコンセプトでは、緊密な間隔の点のグリッドで、中心点の平均座標値を計算します。
例えば、特定の目標で、100 個のポイントを測定すると想定してみましょう。ポイントの座標は、ソフトウェアにインポートされ、各々の点の周囲で、リフレクターなしで、小さくかつ濃厚な測定点群グリッドが自動的に作成されます。ユーザーが「測定」をクリックすると、ATS600 は、グリッド内の各ポイントをスキャンし、対象の座標の平均値を計算します。このプロセスは、材料の表面の引っ掻き傷により引き起こされる異常値を除去します。グリッドの推奨半径は、4～8 ミリメートルです。レーザービーム径が増加するような、長い計測距離では、より大きな半径が推奨されます。
Hexagon のレーザートラッカー・エンジニアによる広範囲な試験により、この戦略によって、精度が二倍向上し、わずか 10 ミクロンまで繰り返し精度を上げることに成功しました。新しい測定は、ATS600 に対応するインタフェース付き計測パッケージ・ソフトによって容易に実行できます。この新しい測定戦略にご興味をお持ちいただいた場合、ぜひ最寄りの Hexagon までお気軽にお問い合わせください。
例えば、特定の目標で、100 個のポイントを測定すると想定してみましょう。ポイントの座標は、ソフトウェアにインポートされ、各々の点の周囲で、リフレクターなしで、小さくかつ濃厚な測定点群グリッドが自動的に作成されます。ユーザーが「測定」をクリックすると、ATS600 は、グリッド内の各ポイントをスキャンし、対象の座標の平均値を計算します。このプロセスは、材料の表面の引っ掻き傷により引き起こされる異常値を除去します。グリッドの推奨半径は、4～8 ミリメートルです。レーザービーム径が増加するような、長い計測距離では、より大きな半径が推奨されます。
この戦略によって、精度は二倍になり、繰り返し精度はわずか10 ミクロンまで改善されました。
その結果は、比較的シンプルな新しい測定戦略でした。リフレクター測定に匹敵する優れた精度および繰り返し精度を提示し、同時に業務時間も大きく削減されました。Hexagon のレーザートラッカー・エンジニアによる広範囲な試験により、この戦略によって、精度が二倍向上し、わずか 10 ミクロンまで繰り返し精度を上げることに成功しました。新しい測定は、ATS600 に対応するインタフェース付き計測パッケージ・ソフトによって容易に実行できます。この新しい測定戦略にご興味をお持ちいただいた場合、ぜひ最寄りの Hexagon までお気軽にお問い合わせください。
Figure 2. 単一ポイントの直接スキャンを使用した測定結果。 (left) | 0.5 mm x 0.5 mm の単一ポイントの直接スキャンを使用した測定結果。 (right)
これらの結果に基づいて、航空宇宙会社の顧客では、3 つの新しい ATS600 ユニットへの投資が決定されました。検査時間は既存のセットアップおよびウォームアップ・ワークフローと比較し、2.5 時間からわずか 45 分に短縮されました。
さらに直接スキャン方式では、高所作業が必要なくなり、労働者の安全性も保証されます。また、ATS600 では、リフレクター測定と、リフレクターを使用しない測定の両方の検査手法が実行できます。リフレクターによる現在の自動ウィング接合ルーチンを続行しつつ、新しい非接触走査検査手順への移行も、多数のテクノロジーのセットアップや分解作業が不要で可能になります。
さらに直接スキャン方式では、高所作業が必要なくなり、労働者の安全性も保証されます。また、ATS600 では、リフレクター測定と、リフレクターを使用しない測定の両方の検査手法が実行できます。リフレクターによる現在の自動ウィング接合ルーチンを続行しつつ、新しい非接触走査検査手順への移行も、多数のテクノロジーのセットアップや分解作業が不要で可能になります。
