Ar trebui scanat?

Experții din metrologia industrială sunt în permanență însărcinați cu descoperirea celor mai bune metodologii pentru inspectarea pieselor. Atunci când cercetează mașinile de măsurat în coordonate (CMM) sau când evaluează capacitatea unui echipament existent, discuția ajunge în mod firesc la accesoriile care completează CMM. Există mai multe soluții – fiecare cu beneficiile și dezavantajele asociate. Strategia este aceea de a găsi opțiunea corectă care nu suprasolicită mașina și nu este nepotrivită.

Experții din metrologia industrială sunt în permanență însărcinați cu descoperirea celor mai bune metodologii pentru inspectarea pieselor. Atunci când cercetează mașinile de măsurat în coordonate (CMM) sau când evaluează capacitatea unui echipament existent, discuția ajunge în mod firesc la accesoriile care completează CMM. Există mai multe soluții – fiecare cu beneficiile și dezavantajele asociate. Strategia este aceea de a găsi opțiunea corectă care nu suprasolicită mașina și nu este nepotrivită.

Când se măsoară piese mici și mijlocii, sunt disponibile patru categorii principale de accesorii de inspecție. Primele sunt capetele de măsurare cu activare la contact care măsoară discret punctele pe o piesă. Următoarele sunt capetele de scanare analogă care trec de-a lungul suprafeței unei piese, măsurând mii de puncte individuale în același timp. Scanerele laser 3D se folosesc de o bandă laser pentru a măsura mii, chiar milioane, de puncte de pe suprafață. În sfârșit, senzorii cromatici cu lumină albă (CWS) oferă inspecție de înaltă precizie fără contact.

Când trebuie să decidă scanarea unei piese, experții metrologi tind inerent să aleagă scanarea analogă deoarece aceasta capturează o cantitate mare de date de coordonate 3D de înaltă precizie cu acces facil în majoritatea zonelor. Este ideal și pentru că poate captura toate caracteristicile esențiale. Folosirea scanării analoge optimizează repetabilitatea rezultatelor, reducând în același timp incertitudinea de măsurare. Cu toate acestea, în realitate, decizia de scanare a unei piese este mai nuanțată și depinde de aplicație.

Ce ar putea merge prost?

Primul pas în evaluarea tehnicilor de inspecție este analiza procesului de producție în ansamblu și estimarea a ceea ce ar putea să nu meargă bine. De exemplu, dacă piesa este o componentă din plastic, există o zonă mai groasă care a putea să se lase după ce materialul se răcește și se așază? Dacă răspunsul este da și este vorba de o caracteristică esențială cu toleranțe mari, piesa ar trebui scanată. Când caracteristica nu este una esențială și are toleranțe mici, capetele de măsurare tactile pot fi suficiente.

De asemenea, pentru analizarea procesului trebuie să se ia în considerare utilizarea componentei. Un conector din plastic pentru automobile, cum ar fi cel de mai sus, necesită o garnitură etanșă pentru a elimina posibilitatea pătrunderii apei. Deși conectorul are caracteristici simple care pot fi inspectate cu ușurință cu ajutorul unui cap de măsurare tactil, marginea care formează garnitura va avea cel mai probabil toleranțe mai mici care impun scanarea analogă.

Carcasă turnată din aluminiu pistol de cuie Un expert metrolog cu experiență va analiza procesul de producție de la început până la sfârșit pentru a stabili cea mai bună abordare. Aici este prezentat un pistol de cuie cu mai multe caracteristici interesante la componenta originală turnată. Suplimentar, există procese de prelucrare care afectează decizia de scanare. Pentru această componentă particulară, compania poate verifica profilul prin scanarea laser 3D a carcasei turnate din aluminiu. Pentru verificarea altor caracteristici, în special a celor situate sub suprafața piesei, cea mai potrivită ar fi scanarea analogă și chiar scanarea cu un cap de măsurare tactil. O altă caracteristică de verificat sunt suprafețele de contact ale componentei. Pentru că pot exista probleme de îmbinare, scanarea analogă poate fi o alegere mai bună pentru aceste suprafețe.

Ce sunt toleranțele?

După cum s-a sugerat anterior, toleranța necesară pentru o anumită dată afectează decizia de alegere a metodei ideale de inspecție. Deși scanarea laser a evoluat mult de la momentul inițial, este încă relativ slabă când vine vorba de precizie comparativ cu alte metode. Scanarea laser nu ar trebui aplicată dacă toleranțele sunt mai mici de ± 0,01”, dar este ideală pentru toleranțe mai blânde pentru piese cu numeroase suprafețe controlate de profil. Capetele de măsurare tactile oferă o precizie mai ridicată, dar o repetabilitate mai redusă comparativ cu capetele de scanare analogă. Scanarea analogă este considerată cea mai precisă metodă de inspectare a unei piese și poate suporta toleranțe de până la ± 0,0005”. Senzorii cromatici cu lumină albă (CWS) sunt o metodă de inspecție fără contact de înaltă precizie care pot măsura până la 10 nanometri. CWS sunt folosiți pentru caracteristici prea mici care nu pot fi măsurate cu un cap de măsurare tactil sau pentru componente care impun măsurarea fără contact, cum ar fi piesele flexibile.

Femural În cazul anumitor componente medicale, de exemplu, componenta femurală prezentată aici, scanarea analogă este opțiunea ideală. Aceasta pentru că profilul trebuie inspectat cu un nivel ridicat de precizie. În unele cazuri, scanarea fără contact cu CWS este preferabilă dacă piesa nu poate atinsă. Un CWS este, de asemenea, ideal pentru suprafețe foarte reflexive, transparente și negre mate.

La celălalt capăt al spectrului, anumite piese sunt adecvate pentru măsurarea punctelor discrete. O componentă ștanțată cu toleranțe permisibile, pentru care forma nu este o problemă și pentru care este necesar profilul de localizare a orificiilor, este mai potrivită pentru măsurarea punctelor. Deși piesa poate conține mai multe caracteristici, scanarea este inutilă și irosește timp și bani.

Unele piese pot avea mai multe caracteristici cu o varietate de toleranțe. În acest caz, o mașină CMM multisenzor ar fi alegerea ideală deoarece piesele pot fi măsurate de diferiți senzori cu același program. De exemplu, pentru capacul turnat de transmisie automată prezentat mai jos, există caracteristici prelucrate cu orificii cu toleranțe generale, dar la interior există caracteristici de înaltă precizie. Din cauza varietății de caracteristici ale piesei, carcasa poate fi scanată cu laser când este primită de la furnizor. După prelucrare, scanarea analogă a suprafeței este recomandată pentru că este posibil să existe caracteristici cu toleranțe mici pentru a forma o structură etanșă cu transmisia. Orificiile pot fi, de asemenea, scanate sau, în funcție de toleranțe, se poate folosi un cap de măsurare tactil pentru a economisi timp.

Pensulă sau pix?

Atunci când se evaluează metoda potrivită de inspecție pentru componente, trebuie luate în considerare rezultatele dorite. Există trei categorii principale. Cap de măsurare cu punct unic, de obicei cu capete de măsurare tactile, prin care se realizează o singură măsurătoare o dată, dar relativ lentă cu aproximativ un punct pe secundă. Capul de măsurare analog colectează o singură linie de date similar unui pix care creează o singură linie. Senzorii care fac parte din această categorie sunt capetele de scanare analogă și CWS. Pentru colectarea de date multiple, senzorul 3D cu bandă laser oferă o densitate ridicată a datelor, comparabil cu o pensulă.

Colectarea rapidă și precisă a datelor este o funcție eficientă, dar nu prezintă beneficii decât dacă este prezentată astfel încât să fie înțeleasă de destinatari. Astăzi, tendința este de a utiliza scanarea laser deoarece este rapidă, suficient de precisă și sunt capturate toate datele necesare în același timp. Totuși, această capacitate poate să nu fie necesară pentru colectarea datelor necesare pentru inspectarea caracteristicilor esențiale.

După ce datele sunt colectate, se pune problema administrării acestora, sau modul în care vor fi folosite informațiile. Scopul este numai acela de a compara piesa fizică și modelul CAD aferent și, dacă da, care sunt principalele aspecte vizate? Cu senzorul laser pot fi colectate milioane de puncte de date. Dacă scopul este acela de a vedea cum arată piesa, compania a pierdut din vedere obiectivul real al verificării caracteristicilor esențiale ale piesei. În numeroase cazuri, o cantitate excesivă de date poate avea mai multe dezavantaje decât avantaje – blocarea programului și a proceselor de calcul sau atenție inutilă asupra zonelor care nu sunt esențiale.

Cât costă?

Aspectul final în analizarea diferitelor opțiuni de testare este bugetul disponibil. Există un motiv pentru care acest factor este ultimul luat în considerare, nu primul. O organizație trebuie mai întâi să caute cea mai bună tehnologie pentru aplicație. Apoi trebuie să ia în considerare beneficiile și economiile asociate, apoi să calculeze profitul preconizat al investiției. Numai apoi ar trebui să tatoneze problema bugetului.

Ar trebui scanat?

Societățile caută în permanență cea mai bună metodă pentru a reduce costurile, pentru a crește producția sau a spori vânzările. Acest lucru duce la câteva tendințe industriale și la oportunități de fiecare dată când este lansată o nouă tehnologie. Totuși, doar pentru că alți competitori o fac, nu înseamnă că este corect pentru fiecare companie. Există o diferență între a face lucruri și a le face bine. Alegerea celei mai bune opțiuni impune unele eforturi, dar cu o analiză și estimare corecte, soluția ideală este descoperită rapid.

Gata pentru audiență

Trecerea industriei la soluții de scanare 3D se datorează parțial rezultatelor optimizate, dar și modului în care sunt create tiparele pieselor. În trecut, referințele pieselor includeau lungimea și lățimea. Astăzi, durata de viață a produselor este din ce în ce mai scurtă. Pentru a reproduce o piesă existentă, a folosi lungimea și lățimea este o operațiune complexă și necesită prea mult timp pentru modificare. Când întreaga formă a piesei este controlată de profil, timpul necesar pentru modificarea modelului CAD se reduce drastic. Piesa controlată de profil se supune, de asemenea, elementelor de control al profilului integrate GD&T. Scanarea este ideală când caracteristicile sunt situate în profilul piesei.