钣金检测与逆向工程

应用实例

金属薄板-1

一个钣金检测和逆向工程解决方案,使用InspecVision Planar2D -世界上最快的2D测量系统

制造钣金零件可能特别困难。与金属加工等其他行业相比,每个组件的生产成本非常低。这降低了可用于质量控制过程的资源,即使钣金零件通常用于最苛刻的应用,如航空航天或汽车或非常大的生产运行,所有这些都需要检查。

钣金检验难点

在为更普通的应用进行小批量生产时,通常会对典型的钣金零件进行喷漆、成型和焊接。在准时装配过程结束时发现丢失的孔、插入或折叠可能会破坏交付日期。这可能导致客户的成本比零件价值高出数千倍。在钣金切割的世界里,仅仅提供免费的替换零件根本不会切割它!即使在生产零件时,也不能保证精度。

虽然激光切割机中的直线轴非常精确和可靠,但紧密嵌套的复杂设计可以将大量热量传递到相对较小的区域。这会扭曲金属,导致后续折叠出现问题。除此之外,所有at钣金零件都会出现边缘裂纹或切口,这通常大于零件的失效公差。

冲床的速度和成本效益取决于模具是否正确加载且不断裂。最新一代的冲床还可以制作模板、百叶窗和嵌件,这些模板、百叶窗和嵌件通常执行关键任务,并且在最终组装中不得遗漏。

当零件成形或弯曲时,问题会明显恶化。弯曲过程对金属硬度和厚度的变化非常敏感,这可能会在不同批次之间产生显著的回弹变化。可变回弹的多次弯曲会产生累积弯曲误差。即使是带回弹评估的压闸,通常也会产生弯曲零件,其精度和公差比弯曲前差十倍。

图1

压闸也非常依赖操作人员的技能,而且零件向后弯曲的情况并不少见。不正确的模具会导致弯曲半径的误差,通过弯曲材料的分析来获得正确的k因子是一个持续的斗争。上述生产弯曲错误的长度,因此形成错误的部分。

这并不是金属板生产面临的问题的全面列表,但足以证明有缺陷的2D和3D零件是一个不幸的现实。防止不良零件在生产过程中进一步升级的唯一方法是对其进行检查。

现有检查方案

大多数钣金制造商都没有成功地寻找一种系统,该系统可以方便操作员、经济高效且及时地检查钣金零件。

现有选项(如CMM和CMM臂)对工厂车间不友好。它们对颠簸非常敏感,很容易脱离校准。CMM臂在第一天重新校准,在第二天下降,然后在一年的剩余时间内使用,而在校准结束时没有任何方法检测问题,这是很常见的。由于这种原因,三坐标测量机通常放置在远离生产点的计量区域或实验室。

即使是精确校准的坐标测量机和具有良好纸上精度的坐标测量机臂,也会受到钣金零件切口或边缘轮廓的严重影响。事实上,当测量由零件边缘定义的特征(如孔之间的距离、孔径等)时,三坐标测量机通常比一组简单的卡尺精度低得多。

例如,图2的厚度为10mm,边缘轮廓为5%。通过这种设置,顶部表面的孔的直径比底部的直径大1毫米。

图2:10mm 5%边缘轮廓

在现实中,最大的物质条件不一定是在顶部或底部表面,它可以在沿零件边缘的任何地方。三坐标测量机将需要盲目的运气或操作人员的熟练的眼睛,以确保它获得的测量在甚至接近最大的物质条件。这种影响可以将1微米三坐标测量机的精度降低到零件边缘轮廓的1毫米变化。

三坐标测量机的速度也非常慢,难以使用。这意味着需要熟练的操作员、缓慢的吞吐量和昂贵的机器来运行。事实上,坐标测量机的速度非常慢,它们通常对每个特征进行非常有限的测量,并且在这些测量之间基本上是盲目的。

这排除了对零件的全面检查,这意味着他们不会发现额外的或有时缺失的项目,如孔或零件边缘的损坏。

另一种方法是使用安装在三坐标测量机上的激光扫描仪。这种方法大大增加了获取的数据量,这将有助于发现缺失或额外的功能,但是激光扫描仪购买成本极高,编程困难,运行成本也很高。关键的是,他们在测量钣金零件边缘位置方面也非常差,尤其是在较薄规格的材料上。这是一个严重的问题,因为钣金零件主要由其边缘定义。

在图3中,我们可以看到激光投射到零件上。当光线从表面反射时,入射角等于反射角。当激光扫描仪垂直于被测表面或边缘放置时,相机将获得良好的激光反射。

图3

但是,如果激光扫描仪需要测量钣金零件的内边缘,则在物理上不可能将扫描仪垂直于内边缘放置。扫描仪最好与边缘成一定角度,这样可以大大减少相机将获取的反射光的数量。这可以在图4中看到。

图4

激光扫描的这种局限性是一个众所周知的问题。为了适应这一限制,许多3D检测软件将尝试在没有测量的情况下估计井眼直径和位置。然而,这显然是不理想的,如果不测量功能,估计功能的位置和大小,结果总是比直接测量功能差得多。

其他完全手动的系统,如模板、夹具和放样/聚酯薄膜,速度慢、不灵活、难以维护且不准确。

需要一个自动化解决方案

在许多钣金生产设施中,唯一可用的检测工具是低成本的卡尺、卷尺和量角器,这些工具非常慢,容易发生操作错误,因此很少使用。

我们需要的是一台机器,它可以在几秒钟内,只需点击一下,就可以完全检查at零件的形状。系统应安装在生产机器旁边的工厂地板上,以减少将零件装载到检查系统上所需的时间。机器也不应受到工厂地板上常见的划痕或碰撞的影响,但如果确实发生严重创伤,机器应自动检测并警告操作员。

测量系统不需要温度控制环境,并且应自动测量和补偿环境温度变化。系统还应能够根据CAD文件中存在的任何尺寸自行编程,以便操作员无需花费任何时间定义要检查的尺寸和使用的公差。

至关重要的是,该系统还应能够检查折叠或成型零件。同样,易用性非常重要,应该可以通过单击和相对不熟练的操作员对3D零件进行完整检查。

Planar2D解决方案

屡获殊荣的Planar检测系统是世界上速度最快、自动化程度最高的2D检测系统。该系统可用于非常快速的测量或逆向工程零件。该系统使用背光桌子和安装在桌子上方的静态高分辨率数码相机。

平面系统是高度自动化的。通过单击或扫描条形码,系统可以在几秒钟内完成多个操作。通过将零件放在背光台上进行测量,然后摄像头捕捉零件轮廓的图像。然后,该图像被转换为多达8000万个测量值,然后可以自动与CAD文件进行比较。

该系统为非接触式,不需要任何跳汰或夹具。这使得测量柔性材料变得容易。2D系统还可以补偿具有不同厚度、边缘轮廓和凸起部分(与工作台的间隙)的零件。

图5:SurfScan
图6:SurfScan投影模式

该系统还可以处理未平整零件和冲压零件。可以使用图5和图6所示的SurfScan选项测量这些参数。

系统自动补偿环境温度,并将摄影测量标记嵌入测量表面的边缘,以便在每次测量期间监控机器的状态,并根据需要进行微小调整。

使用Planar2D的车间友好型自动检查

由于系统没有运动部件,因此没有需要维护或重新校准的磨损项目。此外,该系统可以自动检测到它遭受了创伤,并将警告用户需要重新校准。

工作台不受玻璃表面振动、划痕和裂缝的影响,并将自动补偿环境温度的变化。条形码扫描仪还可用于定义CAD文件位置、零件公差、材料类型和厚度、报告的输出位置、对齐类型和许多其他选项。

机器自动编程。CAD文件中包含的尺寸可用于创建包含公差的检验报告。如果不存在维度,则可以自动生成检验报告。整个系统将自动输出和保存报告,包括通过/不通过信息。平面系统可以自动将CAD文件中的尺寸和公差转换为报告。这可以完全消除设置周期,允许通过一次单击甚至零次单击来检查零件的新设计。

所有这些功能结合起来创建了一个灵活、强大的单(或零)点检系统。该系统还可以在几秒钟内对2D零件进行逆向工程,并可完全改装全3D扫描选项。

为什么要用2D测量

实际上,在二维和三维中检查零件比仅在三维中检查零件更快。2D系统高度自动化,可在约15秒内完成零件外形检查,零编程,无需触摸计算机。

结果很容易解释,当零件弯曲成3D形状时,大多数检查特征不会改变(见图1)。因此,通过在2D中检查零件,3D检查任务减少(通常)60%到80%。

在图1中,我们可以看到一个零件是扁平和折叠的。零件弯曲后,不跨越折叠线的任何尺寸将保持不变。在本例中,我们可以看到,所有三维尺寸都可以在二维阶段确认。

此外,在安装和解释方面,3D检查总是比2D检查更加复杂。因此,3D自动化更难实现和维护。例如,在3D中创建一个新的检测程序可能需要几分钟的安装时间,但tin2ditis可以完全自动化,无需操作人员输入,只需一到两秒钟。

在2D rst中检查的另一个优势当然是它能够在生产过程的早期阶段发现问题。

平面2D检验报告

见图8,9和10的样品偏差图,检查报告和检查报告图表的一个示例钣金零件。

图7:用于测量的钣金件
图8:钣金检验报告
图9:钣金检验图
图10:钣金偏差图

Planar2D测量系统具有很大的尺寸精度范围。

有关InspecVision系统如何帮助您的更多信息,请联系我们的团队sales@inpsecvision.com.