使用 3D 雷射掃描量測航太零件的自由曲面

使用龍門式和便攜式CMM量測自由曲面數據,幫助汽車與航太領域的專家們更快速地檢驗並匯出報告

 
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▲使用 3D 雷射掃描量測航太零件的自由曲面


由於沖壓和固定支架的原型零件訂單顯著增加,尤其是來自於 Jaguar Land Rover(JLR),促使 Birmingham Prototypes 安裝了兩台 LK 三次元量測機(CMM),除了能更快地測量零件,更重要的是加快後續報告的產出。該投資還促成 Birmingham Prototypes 建立了一項新的服務,提供最新的雷射光掃描檢測樣品。

Birmingham Prototypes 總部位於英國 Redditch,兩年前開始直接為 JLR 服務。主要服務於供應商資訊,供應商需要能夠滿足首要檢測報告和 PPAP(production part approval process)的嚴格品質控制需求。在汽車、航太行業中,與其他行業的客戶要求相比,前者會增加必要性的報告、相關零組件的精度要求及可重現性精度等更多資訊。

實際成效

以前在使用手動 CMM 時,生成報告是一個費力的過程,需要手動將數據和圖紙輸入到 Microsoft Office中。根據 Birmingham Prototypes 常務董事 Mick Adams 的說法,一份報告需要一個小時到半天的時間,具體取決於其複雜程度。因此,在 2013 年,他決定安裝 LK V 15.10.8 陶瓷龍門式坐標測量機並搭配雷射光掃描儀,以自動化方案加快產出報告的過程。這台CMM檢驗速度十分快速,且在零組件固定後無需操作員操作,進而節省人員工時,尤其是測量一批相同組件的情況。
 

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▲使用 LK Metrology LC15Dx 雷射掃描頭檢查沖壓件

 
LK Metrology LC15Dx 雷射掃描儀是檢查 Birmingham Prototypes 沖壓件的方法之一,能提供高解析度的自由曲面和幾何形狀。為了測量嚴格的尺寸公差同時達到自動化,可將測頭放上測針更換器並做初始作業設置,因此Renishaw PH10M 電動測頭座會從LK V 15.10.8 上的測針交換架上拾取雷射測頭。
沖壓零件的依照圖面上需求而定,表面上的公差為 ±0.25 毫米,修整邊緣的公差為 ±1 毫米,只有孔的位置被限制到幾十微米以內。LK CMM 的測量精度是高過於圖面要求的。

軟體是數據處理和報告的關鍵

Birmingham Prototypes 使用的雷射掃描測頭搭配 CAMIO V8 軟體生成同時支援雷射掃描和接觸探測的 DMIS 程式。該軟體根據所選的功能和感測器調整最佳測量方式。對於複雜表面的測量,會自動生成掃描路徑,實現快速平滑的雷射光掃描,緊貼零件表面,並具有完整的機器模擬和碰撞檢測功能。CAMIO 還具有即時、高效的標準報告模組功能,可從掃描的點雲和接觸探測中,導出表格、圖形和圖面(form plots)並整合在一份報告中。
 

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▲CMM 控制屏幕,在左側屏幕上顯示帶有孔比較的 CAD 模型,在右側屏幕上顯示測量數據與 CAD 模型的比較。不同的顏色表示每個測量值在公差範圍內的分布。


LK Metrology 的 Focus 10 這套軟體可以管理雷射掃描所獲取的點雲資料,並將檢測數據與客戶的原始 CAD 模型進行比較。工廠內一個沖壓件,如捷豹汽車的鋁製引擎板金,量測數據擁有七到八百萬個點。Focus 軟體生成將會有註釋的色差圖,利用不同顏色表示 3D 掃描模型與原始 CAD 文件偏差程度。對於全局比較的狀況,Birmingham Prototypes 的品質經理 Bob Rose 通常會以 0.1 毫米的網格建模,並且適用於這項產業的應用。

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