Краткий обзор программного обеспечения для контроля готовой продукции после механической обработки.
Geomagic Control X — мощный программный продукт для проведения измерений.
И снова здравствуйте, дорогая редакция! Дни на карантине пролетают бесцветной чередой. А мы снова поговорим про применение портативных (ручных) лазерных 3D-сканеров. Добавим в них немного красок.
Сегодня речь пойдёт о контроле геометрии изделий после механической обработки. Кто не читал предыдущие статьи, может ознакомиться с ними тут (1 часть) и тут (2 часть).
Стоит оговориться, что все сказанное применимо не только к новой продукции, но и к деталям, подвергаемым восстановлению (ремонту), например наплавке (наварке), фрезеровке, шлифовке и т.д.
Сначала немного теории. В предыдущих статьях мы разбирали технологии 3D-сканирования, немного поговорили про точность, а точнее погрешность (неопределённость измерений) современных оптических 3D-сканеров. Помимо точности, также говорили о повторяемости и воспроизводимости (в том числе самих устройств). Дело в том, что повторное измерение одной и той же величины не всегда даёт одно и то же значение, а некий диапазон, находящийся в районе среднего значения. Это связанно со случайными изменениями. В любых практических измерениях есть некоторая неопределённость в отношении точности. Результаты могут быть больше или меньше, даже когда один оператор проводит одно и то же измерение одного и того же предмета тем же самым инструментом.
1. Повторяемость (Ev) — она же сходимость результатов измерений — близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом, одним оператором в одинаковых условиях.
2. Воспроизводимость (Av) — близость друг к другу отдельных значений в серии результатов повторных (параллельных) измерений, степень разброса относительно среднего. Выполняемых в том числе разными операторами и различными устройствами в разных условиях.
Воспроизводимость результатов измерений может в значительной степени зависеть от свойств измеряемого объекта. Если объектом является партия изделий, подвергаемая выборочным измерениям, то такие измерения у поставщика и потребителя проводятся на различных образцах, выбранных из партии, да ещё и разными операторами и различными инструментами, и в этом случае неоднородность изделий, подготовки операторов и инструмента может существенно, иногда решающим образом, влиять на воспроизводимость результатов испытаний.
01| Воспроизводимость и повторяемость измерений (GR&R)
“Сканеры ScanTech признаны Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии метрологическими приборами” Показатели повторяемости и воспроизводимости благодаря использованию ручных лазерных сканеров находятся на высоком уровне и не сильно зависят от человеческого фактора. Сканеры ScanTech признаны Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) метрологическими приборами, благодаря этому их с уверенностью можно использовать для контроля геометрических параметров изделий.
Но 3D-сканер — это только измерительный прибор в руках оператора. Сканеры работают со своим программным обеспечением, которое, как правило, поставляется в комплекте с оборудованием. Вместе они являются программно-аппаратным комплексом, и реестр СИ сканеры вносятся вместе с софтом. Такой софт позволяет проводить некоторые измерения, 3D-сравнения и работать с сеткой. Но, помимо софта управляющего прибором (сканером), существуют мощные программные продукты для проведения измерений. В этой статье мы поговорим о Geomagic Control X от американской компании 3D Systems. (существуют множество других программ, например GOM Inspect, metrolog x4, powerinspect и другие)
Сканирование и контроль геометрии изделия состоит из двух этапов:
Сканирование — работа со сканером:
- Подготовка — нанесение маркеров;
- Подключение оборудования (сканера/системы фотограмметрии);
- Калибровка (сканера);
- Подбор настроек (выдержка, разрешение и т.д.); сканирование;
- Сохранение и выгрузка результатов.
Контроль (анализ) — работа в программном обеспечении:
- Проверка размеров;
- Проверка геометрических особенностей;
- Сохранение отчёта.
Ниже пример сканирования отливки картера коробки передач после механической обработки сканером ScanTech Prince 775 с портативным планшетом AirGo.
02| Пример сканирования отливки картера коробки передач после мех. обработки
Результат сканирования — облако точек в формате .stl и карта отклонений.
03| Сравнение скана с CAD-моделью
На сканирование и получение карты отклонений подобного картера уходит в среднем 20-30 минут, если говорить о ручных 3D-сканерах. Если говорить о применении роботизированных систем — 5-7 минут. Роботизированные системы способны работать на конвейерах в режиме 24/7.
Помимо получения карты отклонений, мощное программное обеспечение для измерений позволяет проверять множество геометрических параметров изделия и собирать огромный объём данных.
Часть возможностей программного обеспечения Geomagic Control X:
04| Меню программного обеспечения Geomagic Control X
- Различные инструменты и возможности по совмещению сканов и эталонных CAD-моделей;
- Возможности 3D-сравнения;
- 2D-сравнения по построенным сечениям в любых плоскостях;
05| Различные инструменты для проверки 3D GD&T и 2D GD&T всевозможных размеров (линейных; угловых; радиальных и т.п.)
- Различные инструменты для проверки 3D GD&T и 2D GD&T всевозможных размеров (линейных; угловых; радиальных и т.п.);
- Проверка геометрических погрешностей (плоскостность; концентричность; симметричность и т.п.);
06| Панель проверки геометрических погрешностей
-
Построение графиков, анализ аэродинамических поверхностей, любых отклонений.
Пример сканирования и контроля корпуса рулевой рейки
Сканер ScanTech HScan 771, время затраченное на сканирование и контроль — 20-30 минут.
07| Сканирование и контроль сменного инструмента деревообрабатывающего резца
Geomagic Control X позволяет создавать и измерять детали в сечениях, количество и ориентацию которых выбирает оператор. По любому сравнению 3D или 2D (в сечении) оператор получает обширные данные для изучения, сохранения и выведения в конечный отчёт.
Разберём на примере сканирования и контроля сменного инструмента деревообрабатывающего резца. Для сканирования использовался сканер ScanTech Prince 775, время на сканирование и отчёт 15-20 минут.
08| Карта отклонений и некоторые проставленные размеры в заданном сечении
09|Создание дополнительных сечений
По каждому из сечений оператор получает табличные данные, в которые входят: минимальные и максимальные отклонения, стандартное значение отклонения, среднеквадратическое отклонение и т.п.
10| Табличные данные
11| Процент поверхности в поле допуска и вне его
12| Гистограммы отклонений в 3D и 2D
>
Несколько примеров других деталей, которые на современных предприятиях проверяют с помощью ручных 3D-сканеров
Сканирование головки блока цилиндров
ГБЦ — сканер ScanTech Prince335, время сканирования — 20-30 минут.
13| ГБЦ — сканер ScanTech Prince335
Сканирование штампа крыши грузового автомобиля
Штамп крыши грузового автомобиля — сканер ScanTech KScan20 (с использованием встроенной системы фотограмметрии).
14| Сканирование штампа крыши грузового автомобиля
Сканирование штампа дверного проёма
Штамп дверного проёма — сканер HScan771 + система фотограмметрии MScan. Время сканирования — 60-90 минут.
15| Сканирование штампа дверного проёма
Сканирование рабочего колеса
Сканирование рабочего колеса — сканер KScan20, время сканирования — 20 минут.
16| Сканирование рабочего колеса
Отливка станины электродвигателя с механической обработкой (частичное сканирование) в Санкт-Петербурге
Сканер ScanTech Prince775 , время сканирования — 30 минут.
17| Отливка станины электродвигателя с механической обработкой
Сканирование конуса дробилки
Конус дробилки — сканер HScan771 + система фотограмметрии MScan.
18| Сканирование конуса дробилки
Сканирование и контроль боковой крышки двигателя
Сканирование и контроль боковой крышки двигателя — сканер HScan771.
19| Сканирование и контроль боковой крышки двигателя
Подготовка отчётов, особенно подготовка первого отчёта в Control X, может занять продолжительное время. Но на каждый последующий отчёт по такой же детали будет затрачено минимум времени. Шаблон отчёта можно подготовить по CAD-модели и без скана, для этого оператор просто загружает твердотельную модель в программное обеспечение и заранее отмечает, какие размеры требуют проверки с указанием допусков, после чего остаётся только загрузить в шаблон скан изделия. Сохранять отчёты можно в любых удобных форматах (PDF, Excel, Power Point и т.д.).
Софт переведён на русский язык, что, несомненно, упрощает работу (есть так же обширный справочник, но он, к сожалению, на английском).
20| Панель инструментов на русском языке
В следующей части нашей статьи мы поговорим про обратное проектирование, оставайтесь с нами и берегите себя
