3D-s mérési szolgáltatások multiszenzoros és komputer-tomográfiás módszerrel
A szabványosítás és a munkadarabok komplett mérésére iránti igény fokozódásával a mérési szolgáltatók egyre nagyobb kihívásokkal találják szembe magukat. Ahhoz, hogy meg tudjon felelni ügyfelei ilyen jellegű elvárásainak, a Messtronik jelenleg több Werth multiszenzoros és komputertomográfiás koordinátamérő berendezést használ, amelyekkel a szerszámok stabilitása is ellenőrizhető.
„Mérési szolgáltatóként rövid idő alatt nagy pontosságú és reprodukálható eredményeket kell szállítanunk.” mondja Jörg Weißer, a Messtronik ügyvezető igazgatója. „És legjobb, ha ezt egy olyan komplett jegyzőkönyv formájában tesszük, ami pontosan leírja a munkadarab állapotát és látható módon jelöli a problémás helyeket. Sok ügyfél rendszeresen veszi igénybe a szolgáltatásainkat. Ilyen esetekben az összes korábbi adat elérhető a problémák megoldásához és a folyamatok mozgásban tartásához.”
Néhány évvel ezelőttig a St. Georgenben működő mérési szolgáltatónál az optikai, tapintós és komputertomográfiás (CT) mérőkészülékek mellett gyakran használtak manuális mérőeszközöket is. Ma a felületi mérésekkel és azok számítógépes kiértékelésével szembeni igények rendkívüli módon megnőttek. Weißer és testvére azt tűzte ki célul, hogy lehetővé teszik az otthonról történő munkavégzést és a korábbi években kizárólag mérnökökkel bővítették csapatukat: „Az egyre fokozódó szabványosítás miatt a követelmények gyorsan változnak. A konstruktőr a rajz létrehozásánál sajnos többnyire nem gondol a későbbi mérésekre, emiatt a méréstechnikusnak nagyon gyakran a komplett folyamatot át kell látnia és ezzel kapcsolatos tudását folyamatosan fejlesztenie kell.”
A két testvér édesapja, a cégalapító Gerd Weißer 1986-ban szerezte be első gépét, egy mérőprojektort a Werth Messtechnik vállalattól. Később ez egy képfeldolgozós, hagyományos tapintókkal felszerelt Scopecheck MB 3D koordinátamérő géppel egészült ki. A sok kis részletet tartalmazó fröccsöntött munkadarabok, illetve a 0,08 modulértékű fogaskerekek optikai módon mérhetők. Mikrofogaskerekeknél, amelyek túl kicsi a hagyományos tapintós szenzoroknak, Jörg Weißer szerint a Werth WFT üvegszálas tapintó jelenti a megoldást: „Ez egy igazán nagyszerű termék. A jövőben ez még gyorsabb még pontosabb lesz – a munkadarabok pedig egyre kisebbek. Most még sajnos nincs ilyen eszközünk, de csak idő kérdése, és beszerzünk egyet.” Nehezen hozzáférhető élátmenetekkel rendelkező munkadarabok méréséhez
először a szintén szabadalmaztatott Multiring-megvilágítású Werth Zoom került utólag felszerelésre. A változtatható munkatávolsággal kombinálva a szögben állítható 8 szegmenses körlámpa célzott árnyékot vet a nehezen kezelhető munkadarabok megbízható méréséhez.
Fröccsöntött darabok teljes körű optikaim méréséhez viszont különböző befogások szükségesek, illetve egy kiegészítő tapintó használandó, ha kevés számú geometriai tulajdonságot kell meghatározni. Az öntvénysorja méretei szintén gyakran kérdésesek, mert csupán néhány mikrométer dönt arról, hogy pl. egy tömlőcsatlakozó tömít-e. Ilyenkor a felbontás az elsődleges fontosságú és 5 mm átmérőjű tapintógömb természetesen nem használható. A Messtronik nagy számú tapintós érzékelővel rendelkezik, amelyek tapintógömb-átmérője 0,3 és 26 mm között alakul. A kis tapintócsapok kritikusan fontosan az alkalmazás szempontjából, és emiatt fogyóalkatrészek: bizonyos feladatoknál akár kettőt vagy hármat is elhasználnak.
A forgácsolóipar termékeit szintén tapintós megoldással mérik. „Az alávágások és hornyok sok szenzorral nem elérhetők, ám ha forgácsleválasztó szerszámokkal készülnek, a hagyományos tapintórendszerekkel is hozzáférhetők.” mondja Weißer. „A tapintós mérések komoly hátránya a ráfordított idő, ami egyrészt a mérőprogram létrehozásához, másrészt magával a méréshez kell.”
Hatékonyság multiszenzoros megoldással
Az egyre fokozódó műszaki követelmények miatt a tisztán 2D-s munkadarabok száma egyre csökken. A irány az erősebb integráció felé mutat, a munkadarabok pedig egyre több funkcióval rendelkeznek. A gyártógépek komplexitása is ennek megfelelő. „Korábban több munkatárs dolgozott a munkadarabon, különböző műveleti lépésekben. Manapság az ember befogja a darabot egy 5 tengelyes gépbe, amely az összes műveleti lépést elvégzi.” magyarázza Weißer. „Erre reagálnia kell méréstechnikának is, például multiszenzoros koordináta mérőgépekkel, amelyek átfogás nélkül teljes egészében mérni tudják a munkadarabokat.”
A Scopecheck MB gépen forgatótengely is található, hogy a forgásszimmetrikus munkadarabok, pl. tengelyeket vagy karimákat multiszenzoros megoldással lehessen mérni. A szenzorok kiválasztásánál a geometriák típusát pontosan figyelembe kell venni: pl. axiális ütés méréséhez tapintóra van szükség. Ha a munkadarab tűréseihez szükséges pontosság többféle szenzorral is elérhető, általában a leggyorsabbat választják. Karimáknál például képfeldolgozó szenzorral mérik az áttöréseket. A folyamatbiztonság kedvéért azonban gyakran kell feláldozni a mérési sebességből. Weißer így pontosítja: „A technika mellett a szaktudásunkra is szükség van. Ez már átmérők mérésénél is egyértelmű: Egy körmérés önmagából legtöbbször nem sokat mond és nem is nagyon használható. A munkadarab állapota csak a megfelelő mérési stratégiával történő beállítás után határozható meg.”
Manapság a munkadarabokat felületek mentén mérjük, egyedi mérési pontok meghatározása már nem elegendő. Ha pl. összeszerelt csatlakozódugaszoknál kell mérni a fém pólusok felfekvő felülethez képesti pozícióját, optimális esetben grafikus ábrázolással, optikai szenzorral vagy CT-vel történő sokpontmérésre van szükség. A jövő méréseinél a lehető legtöbb adatot meghatározzák, azután ezekből elvégzik a kívánt kiértékeléseket. Hiba esetén vissza lehet nyúlni a nyers adatokokhoz és meg lehet mutatni, hogy az értékesítés pillanatában a termék hibátlan volt.
A felületek mentén történő optikai mérések egyik alternatíváját a Chromatic Focus Line Sensor (CFL) jelenti, amely a kromatikus mérési elv miatt messzemenően független a felület tulajdonságaitól. Ezzel szükségtelenné válik a munkadarabok elkészítése, ami más módszereknél elengedhetetlen. Nagy felületeknél viszont a pontosabb mérés több időt vesz igénybe a szenzor viszonylag kis látómezeje miatt.
A munkadarab teljes meghatározásához a komputertomográfia még ennél is továbbmegy egy lépéssel: Mivel a röntgensugarak át tudnak hatolni az anyagon, komplett térbeli modell alkotható a munkadarabról, beleértve annak belső geometriáit is. Ehhez a munkadarab elfordul a röntgenforrás és a detektor között, a gép pedig átvilágítási képeket rögzít különböző szöghelyzetekben.
Weißer régóta érdeklődött már a CT-gépek iránt, sokáig azonban csak azt választ kapta a mérési adatokkal kapcsolatos kérdéseire, hogy ezek az eszközök kizárólag képfelvételek készítésére és elemzésre használatosak. Így emlékezik vissza: „Azután eljött 2005 és a Werth Tomoscope 200. A CT-s koordinátamérési technikát akkor még nem is ismertem. Tudtam viszont, hogy a Werth gyártja a legjobb gépeket, ezért beruháztam egyre. Visszatekintve azt gondolom, hogy már korábban is vásárolnom kellett volna további gépeket.”
A CT-s technológia gyors fejlődése megköveteli azt, hogy a technika használói lépést tartsanak vele. 2011-ben Jörg Weißer lecserélte a Tomoscope 200 gépet ugyanannak a sorozatnak az aktuális készülékére. 2016-ban aztán beruházott egy Tomoscope XL NC berendezésre,
amely 1200 mm x 700 mm mérési tartománnyal rendelkezik és 300 kV-os röntgenforrással van ellátva, de a jövőben 450 kV-os röntgenforrással is kapható lesz. Egy ilyen röntgencsővel komplett autóülések és motorblokkok is átvilágíthatók. Jellemzőinek köszönhetően a TomoScope XL NC gép gyakorlatilag befektetés a jövőbe. Az olyan komponensek, mint a nagy felbontású detektor és a nagy számítási teljesítményű számítógép, bármikor aktualizálhatók a technika állása szerint.” nyilatkozza Weißer.
Gyors mérések On-The-Fly CT-vel
A Messtronik vállalatnál nagyon sok mérést végeznek CT-vel. A technika kezelése egyszerű: Csupán néhány paramétert kell kiválasztani, a tájoláson és a mérési stratégián nem kell túl sokat gondolkodni. Az új On-The-Fly CT-géppel gyors mérések is végezhetők, mivel a forgatótengely folyamatos forgatásával megtakarítható a munkadarab pozicionálása jelentette holtidő. Emellett lehetőség van több munkadarab egyszerre történő mérésére is. A kívánt geometriai tulajdonságok később offline, egy, a géptől távol található munkahelyen határozhatók meg.
„Eddig jobbára csak a munkadarab bizonyos részeit határoztuk meg, majd ebből következtettünk a komplett darab állapotára. A CT-mérés eredményeként viszont a munkadarab teljes pontfelhője rendelkezésre áll az esetleges későbbi kiértékeléshez.” teszi hozzá Weißer. „Viszont azoknál a nagy felbontású méréseknél, amelyeknél sok a kisebb finom részlet, hatalmas lesz az adatmennyiség, emiatt ilyenkor hagyományos szenzorokat alkalmazunk.”
E szenzor tipikus alkalmazási területe a fröccsöntés. Sok vállalat folyamatosan ugyanazokat a szerszámokat használja, amelyeket csak évente egyszer állít le tisztítás céljából. A megbízhatóság ellenőrzéséhez kétóránként mintát vesznek a gyártott komponensek közül. A Messtronik vállalatnál gyakran több száz ilyen munkadarabot mérnek.
Munkatársai és a berendezések mellett Weißer a mérőszoftverre is támaszkodik ahhoz, hogy új alkalmazási területeket találjon. Fröccsöntéshez és additív gyártáshoz a WinWerth FormCorrect a CAD-modell messzemenően automatikus korrekciójával határozza meg a pontos munkadarab-geometriát. A CT-mérésből származó mérési pontok sűrűsége nagy felbontást enged meg a korrekciónál, a mérési eredmények precizitásával és visszavezetett pontosságával pedig kiváló termékminőség érhető el. Jörg Weißer: „A jövőben a mérési jegyzőkönyv mellett a munkadarab mérési pont felhőjét és a korrigált CAD-modellt is átadjuk. A Werth gépeivel tovább erősödött az az alapelvem, miszerint csak a legjobbat vásárolom.”
Forrás: Werth Messtechnik GmbH.
