Промышленные применения AT & 3D-решений для профессионалов

3D-сканеры в литейном производстве

3D-сканеры помогают специалистам литейного производства понизить уровень брака, повысить выход готовой продукции и снизить издержки при механической обработке.

Как с помощью портативных 3D-сканеров происходит контроль геометрии полученных отливок.

Кто не читал первую часть, рекомендуем начать с неё: «Применение ручных 3D-сканеров в литейном производстве».


С помощью 3D-сканеров специалисты могут проверять наличие необходимых припусков («мяса») на полученных отливках для последующей механической обработки деталей. Выявлять бракованные отливки до передачи клиентам или в собственные цеха механической обработки. Понизить уровень брака на ранних стадиях производства, повысить выход готовой продукции и снизить издержки при механической обработке, исключить человеческий фактор.

Но не стоит забывать, что 3D-сканеры не способны увидеть внутреннюю структуру металла и скрытые полости.

Контроль отливок крышек больших дизельных двигателей

Разберём решение на примере контроля отливок крышек больших дизельных двигателей, применяемых в железнодорожной технике и кораблестроении.

Исходные данные:
Отливка крышки дизельного двигателя, габариты — 1250×900×106 мм

01| Отливка крышки дизельного двигателя, габариты

1.jpg

02| Сканер Scantech Prince775
6_1P105152934.jpg

  • Подготовка отливки к сканированию, нанесение позиционных маркеров (меток) — 10-15 минут на сторону х2;
  • Распаковка и подключение сканера — 3-5 минут;
  • Калибровка сканера — 1 минута;

03| Внешний вид конечного изделия

3.jpg

На магнитных материалах используются многоразовые маркеры, наклеенные на магнитную подложку. Использование таких маркеров позволяет снизить накладные расходы на расходные материалы. Для немагнитных поверхностей используются самоклеящиеся маркеры.

  • Сканирование детали — 10-15 минут на сторону х2;

04| Сканирование детали

4.jpg

  • Обработка и сохранение данных, сильно зависят от выбранных параметров (разрешения) сканирования и габаритов детали — 3-5 минут;
  • Переворот детали, т.к. в этом случае требуется сканирование со всех сторон, при перевороте оставляем маркеры на торцах детали, чтобы продолжить сканирование с другой стороны и избежать процедуры сшивки двух полученных сканов. Переворачиваем деталь, наносим маркеры на обратную сторону. Сканирование начинаем с маркеров на торцах детали, положение которых не изменилось. Сканер автоматически привяжется к знакомой системе координат. Т.к. отливка довольно тяжёлая, порядка 150-180 кг, используется дополнительные приспособления. Переворот — 5-10 минут;
  • Сохранение и выгрузка данных для проведения контроля — 3-5 минут;
  • Работа в программном обеспечении Geomagic Control X — 10-15 минут.
Так как в данном примере мы проводим контроль припусков (мяса) на полученной от поставщика отливке, то и сравнивать данную отливку следует не с CAD-моделью отливки, а с CAD-моделью готового изделия. Стоит отметить, что софт Control X от Geomagic позволяет автоматизировать контроль однотипных деталей. Подготовив первый отчёт по конкретному изделию, на подготовку отчётов по таким же изделиям специалист ОТК будет затрачивать минимум времени. В процессе работы все действия сохраняются в дереве построения. От специалиста ОТК требуется зайти в готовый шаблон и заменить измеренные (отсканированные) данные. Дальнейшие измерения и сравнения программное обеспечение проведёт автоматически. Специалисту останется только выгрузить отчёт в удобном для него формате — PDF; excel; power point.

05| Работа в программном обеспечении Geomagic Control X

2020-04-29_12-56-36.png

В итоге получаем отчёт с цветовой картой отклонений, диаграммой и табличными данными по отклонениям. Как видно на изображениях, все места, подвергающиеся последующей обработке: посадочные под валы или подшипники, прилегающие плоскости и т.п., обладают достаточными припусками для передачи отливки в цех мех. обработки. Если у отливок есть индивидуальные номера, они так же будут содержаться в скане. Номера можно включить в отчёт. Отчёты по каждой отливке сохранять в библиотеку контролёра. Архивировать данные по всех выпущенным отливкам.

На полный отчёт по изделию весом 150-180 кг с габаритными размерами 1250×900×106 мм затрачено 60-100 минут. Ручные мобильные 3D-сканеры с лазерной маской портативны, работают в условиях цеха, не боясь производственных вибраций. К минусам можно отнести необходимость наносить на детали позиционные маркеры (метки).

Но у предприятия есть выбор. Либо мобильный ручной 3D-сканер, либо 3D-сканер с отслеживающим трекером — Scantech TrackScan P22.

06| Видео сканер на роботе (автоматизированный контроль)


6.jpg

При подготовке правильного поста, это решение позволяет уйти от использования позиционных маркеров за счёт работы с отслеживающим оптическим трекером. Также, погрешность подобных систем не зависит от габаритов изделия, если изделие помещается в поле видимости отслеживающего трекера.

Со вторым вариантом можно реализовать автоматизированный контроль, добавив к системе 3D-сканер + трекер+ робот манипулятор. Система 3D-Сканер + трекер + робот способна контролировать до 5000-6000 деталей подобных картеру коробки передач в неделю. Оператор может сравнивать данные по каждой детали, отсканированной в понедельник, с деталями, отсканированными в пятницу, и заранее быть готовым к замене или ремонту оснастки и т.п.

В завершение статьи ещё несколько успешно реализованных проектов от производителя.

Контроль отливки корпуса электродвигателя

07| Корпус электродвигателя

7.jpg

  • Подключение и калибровка сканера 3-5 минут — (3D-сканер AXE G7);
  • Размещение светоотражающих маркеров 10-15 минут;
  • Сканирование светоотражающих маркеров 7-10 минут;

08| Сканирование светоотражающих маркеров

8.jpg

  • Сканирование объекта 20-30 минут (без переворота);

09| Обработка и сохранение модели

9.jpg

  • Обработка и сохранение модели 5 минут;

Подготовка карты отклонений 10-15 минут.

10| Подготовка карты отклонений

10.jpg


Итого: на сканирование и контроль крупной отливки 55-85 минут с погрешностью 100-150 мкм.

 

Контроль отливки рычага автомобильной подвески

11| Рычаг автомобильной подвески

11.jpg

  • Подключение и калибровка сканера — 3-5 минут (3D-сканер Prince335);
  • Наклейка светоотражающих маркеров — 1 минута;
  • Сканирование 4-7 минут (с двух сторон);

12| Сканирование светоотражающих маркеров

12.jpg

  • Обработка и сохранение модели — 1-2 минуты;

13| Обработка и сохранение модели

13.jpg

  • Сохраняются парт-номера деталей и маркировки;

14| Сохранённое номера деталей и маркировки

14.jpg

  • Отчёт по отклонениям 10 минут;
  • Обратное проектирование — затраченное время в зависимости от квалификации специалиста.

Итого: 20-25 минут, с погрешностью 30-50 мкм (без учёта реверс инжиниринга, статья про контроль).


Контроль отливок и деталей горнодобывающей промышленности

15| Сканирования конуса дробилки с помощью ручного 3D-сканера

15.jpg


Ниже пример сканирования конуса дробилки с помощью ручного 3D-сканера и системы фотограмметрии

  • Подключение системы фотограмметрии MScan 1-2 минуты;
  • Нанесение светоотражающих позиционных маркеров и кодированных маркеров для фотограмметрии — 10-15 минут;
  • Получение облака маркеров с помощью фотограмметрии — 5 минут;

16| Подключение системы фотограмметрии MScan

16.jpg

  • Сохранение облака маркеров, загрузка в софт для сканирования 2-3 минуты;

17| Сохранение облака маркеров, загрузка в софт для сканирования

17.jpg 18.jpg

  • Подключение и калибровка 3D-сканера 3-5 минут (сканер HScan331);
  • Сканирование детали 15-25 минут;

18| Сканирование детали

19.jpg

  • Обработка и сохранение данных 3-5 минут;

19| Обработка и сохранение данных

20.jpg

  • Получение отчёта 10-15 минут;

20| Получение отчёта

21.jpg


Благодарю за внимание.
В третей части статьи о применении ручных 3D-сканеров в литейном производстве мы поговорим о контроле готовой продукции после механической обработки. Оставайтесь с нами.

Поделиться статьёй: