Требуется сканирование?

Столкнувшись с решением сканировать деталь, профессионалы-метрологи, естественным образом, склоняются к аналоговому сканированию, поскольку оно позволяет захватывать большое количество сверхточных трехмерных данных координат, обеспечивая при этом легкий доступ к большинству участков. Оно также считается идеальным, поскольку с большой степенью вероятности будут регистрироваться все критически важные характеристики. Использование аналогового сканирования улучшает повторяемость результатов с одновременным снижением неопределенности измерений. В действительности же, решение сканировать деталь имеет больше нюансов и зависит от конкретного случая применения.

Что может пойти не так?

При оценке технологии инспекции прежде всего необходимо окинуть взглядом весь производственный процесс и подумать о том, что потенциально может пойти не так. Например, если проверяемая деталь выполнена из пластика, нужно посмотреть, нет ли у нее толстых краев, которые имеют склонность к проседанию по мере остывания и затвердевания материала. Если ответ будет положительным, и если этот параметр должен иметь малые допуски, его следует сканировать. Если этот параметр не критический и требует невысокой точности, возможно, будет достаточно проверить его контактным датчиком.

Кроме того, при оценке производственного процесса следует принять во внимание использование компонента. Пластиковый разъем для автомобильных деталей, такой как показанный ниже, требует надежной герметизации, чтобы предотвратить попадание внутрь него воды. Хотя этот разъем имеет простейшие характеристики, которые легко могут быть измерены контактным способом, тот край, который образует герметичное соединение, вероятно, будет иметь более жесткие допуски, для которых потребуется аналоговое сканирование.

Корпус пневматического молотка из литого алюминия. Опытный метролог изучит производственный процесс от начала до конца, чтобы найти наилучший подход.  На литой детали пневматического молотка имеется несколько интересных элементов, показанных здесь. Кроме того, существуют процессы механической обработки, которые оказывают влияние на решение, сканировать деталь или нет. В случае именно этой детали можно проверить ее профиль с помощью трехмерного сканирования литого алюминиевого корпуса. При проверке прочих параметров, особенно расположенных под поверхностью детали, будет достаточно аналоговое сканирование или даже контактное измерение. Другой проверяемой характеристикой является совмещение поверхностей детали. Поскольку при совмещении могут возникнуть проблемы, для этих поверхностей аналоговое сканирование, возможно, будет лучшим выбором.

Что такое допуски?

Как упоминалось ранее, допуски, требуемые для конкретного размера, играют роль при определении наиболее пригодного метода контроля. Хотя лазерное сканирование прошло долгий путь с момента своего возникновения, оно по-прежнему проигрывает в точности при сравнении с другими методами. Лазерное сканирование не следует использовать при допусках менее чем ± 0.01”, но оно идеально при более свободных допусках на деталях, имеющих множество поверхностей, контролируемых профилем. Контактные измерения дают более высокую точность, но имеют меньшую повторяемость в сравнении с датчиками аналогового сканирования. Аналоговое сканирование считается наиболее точным методом контроля; оно способно обеспечить допуски до ± 0.0005”. Датчики хроматического белого света (CWS) являются наиболее точными средствами бесконтактного измерения, имеющими возможность измерять с погрешностью до 10 нанометров. CWS используют для измерения параметров, которые невозможно измерить контактными датчиками, или для измерения деталей, требующих бесконтактного измерения, например, гибких деталей.

Бедренная кость. В случае некоторых определенных медицинских компонентов, например, бедренная кость, показанной здесь, аналоговое сканирование будет идеальным решением. Это обусловлено тем, что данный профиль необходимо инспектировать с очень высоким уровнем точности. В некоторых случаях, если прикосновение к детали недопустимо, бесконтактное сканирование с помощью CWS является предпочтительным. CWS также идеально подходит для сильно отражающих, прозрачных и матовых черных поверхностей.

На другой стороне спектра находятся детали, поддающиеся измерению по отдельным точкам. Штампованные детали с большими допусками, для которых форма не является критически важной, а требуется соблюсти лишь положение отверстия, наиболее пригодны для точечных измерений.  Даже если деталь имеет множество параметров, сканирование их будет излишеством и пустой тратой времени, и денег.

Некоторые детали могут иметь несколько позиций с самыми различными допусками. В этом случае идеальным выбором могла бы быть мультисенсорная КИМ, поскольку детали могли бы измеряться различными датчиками в рамках одной программы. Например, на литой крышке автоматической трансмиссии, показанной ниже, имеются элементы, полученные металлообработкой; отверстия с допусками общего уровня, но внутри имеются элементы, выполненные с более высокой точностью. Вследствие разнообразия элементов детали, исходная отливка после доставки ее от поставщика может быть проверена лазерным сканером.  После механической обработки рекомендуется произвести аналоговое сканирование поверхностей, поскольку, вероятно, потребуется высокая точность сопрягаемой поверхности, которая может герметично сопрягаться с трансмиссией. Отверстия могут быть измерены сканированием или, в зависимости от допусков, контактным способом, что позволит сэкономить время.
Отливка верхней части автоматической трансмиссии

Кисточка или перо?

При оценке пригодного метода контроля для деталей следует учитывать требуемую пропускную способность. Имеется три основных категории. Измерение отдельных точек, обычно выполняемое с помощью контактных датчиков, получает одно измерение за один раз, но крайне медленно; примерно одну точку в секунду. Аналоговый датчик способен получить линейку данных, подобно перу, рисующему линию. Датчики, которые подпадают под эту категорию, -- аналоговые сканирующие датчики и CSW. В случае сбора больших объемов данных трехмерное лазерное строчечное сканирование обеспечивает высокую плотность точек, что более сравнимо с кистью.

Быстрое и точное получение данных является важным свойством, но оно не дает преимуществ, пока эти данные не будут представлены конечному пользователю в понятной форме. Сегодня тенденция состоит в использовании лазерного сканирования, поскольку этот метод быстр, достаточно точен, а все требуемые характеристики получаются за один прием. Тем не менее, эта возможность может оказаться необязательной для сбора данных, необходимых для контроля критически важных свойств.

После получения данных возникает вопрос их обработки: что же нужно делать с этой информацией. Является ли целью просто сравнить физическую деталь с ее 3D моделью и, если так, то каковы основные проблемные области? С помощью лазерного датчика могут быть получены миллионы точек данных. Если целью сбора данных является увидеть, как выглядит эта деталь, то это значит, что компания просто потеряла из виду истинную цель проверки критических характеристик детали. Во множестве случаев излишнее количество точек данных может быть вредным, а не полезным -- перегружая программное обеспечение и вычислительные процессы или сосредотачивая ненужное внимание на некритических участках.

Сколько это стоит?

Последним пунктом при рассмотрении различных вариантов измерений является доступный бюджет. Имеются причины считать этот фактор последним при рассмотрении, а не отправной точкой. Организация должна вначале изучить особенности лучших технологий для своих приложений. Затем необходимо рассмотреть преимущества, а также связанную с ними экономию, и рассчитать прогнозируемую эффективность инвестиций. Только затем нужно приступать к рассмотрению бюджета.

Нужно ли это сканировать?

Компании всегда преследуют одну из следующих крупных целей: снизить издержки, повысить производительность или увеличить объем продаж. Это приводит к тому, что некоторые компании начинают отслеживать все инновации в своей отрасли и всякий раз при появлении новой технологии бросаться приобретать ее. Тем не менее, только потому что это происходит вследствие конкуренции, совсем необязательно, что это будет правильно для всех компаний. Существует разница между "делать" и "делать хорошо". Сужение поиска до лучшего варианта требует усилий, но при надлежащем предвидении и исследовании, идеальное решение может вскоре появиться.

Готовы к лучшим временам

Движение производства в сторону трехмерного решения частично происходит вследствие повышения работоспособности, но также обусловлено способами, в результате которых появляются чертежи детали. В прошлом детали контролировали по их длине и ширине. Сегодня жизненные циклы изделий продолжают расширяться. Создать деталь, подобную существующей, используя при этом только параметры длины и ширины, бывает очень сложно и требует очень длительного времени. Если форма детали контролируется по профилю, время, необходимое для того, чтобы изменить 3D модель, радикально сокращается. Деталь, контролируемая профилем, позволяет использовать встроенные элементы GD&T. Сканирование будет идеальным, когда значения характеристик детали хранятся в ее профиле.