Tecnologia di misurazione 3D Zeiss gom

Grazie al design del suo alloggiamento, ATOS Capsule garantisce stabilità di processo per applicazioni automatizzate. Realizzato in plastica stampata a iniezione, l'alloggiamento monoblocco, realizzato con precisione, garantisce la massima rigidità e risultati di misura precisi per uso industriale. L'ottica e l'elettronica sono protette da polvere e spruzzi d'acqua.

Le macchine di misura ottiche a coordinate 3D stanno sostituendo i sistemi di misura tattili e gli strumenti di misura in molti settori industriali. Acquisiscono informazioni sulla qualità di un oggetto più dettagliate e facilmente interpretabili, con tempi di misurazione significativamente più brevi.

Mentre i sistemi di misura meccanici acquisiscono i dati in modo puntuale o lineare, i sistemi di misura ottici restituiscono dati a campo intero sugli scostamenti tra le coordinate 3D effettive e i dati CAD. Poiché questi dati di misura contengono tutte le informazioni sull'oggetto, oltre agli scostamenti superficiali dal CAD, il software ricava automaticamente anche informazioni dettagliate come GD&T, rifilatura o posizione dei fori.

 

La precisione delle macchine di misura ottiche non è dovuta a costose e complesse meccaniche di precisione, ma si basa piuttosto su optoelettronica all'avanguardia, elaborazione precisa delle immagini e algoritmi matematici. Pochi standard di precisione e una calibrazione automatica eseguibile dal cliente garantiscono l'accuratezza della macchina. Ciò significa anche che non vi è alcuna perdita di precisione dovuta all'usura in condizioni difficili. Come per le macchine a contatto, l'incertezza di misura è certificata mediante barre a sfera o calibri a gradini.

Oltre 14.000 sistemi di misura GOM in tutto il mondo garantiscono la qualità dimensionale di prodotti automotive, lamierati, fusi e stampati a iniezione, nonché di pale e ruote di turbine. Nella maggior parte dei casi, le analisi dettagliate non vengono utilizzate per una semplice valutazione "OK"/"NON OK", ma costituiscono piuttosto la base per l'ottimizzazione dei parametri di produzione e delle macchine nell'ambito di una procedura di misura a valore aggiunto.

Per garantire la massima accuratezza di misura, i pacchetti software GOM sono stati testati e certificati dai due istituti PTB e NIST. L'accuratezza del software di ispezione è confermata dal confronto dei risultati ottenuti con i risultati di riferimento. Il software GOM è stato classificato nella Categoria 1, la categoria con le deviazioni di misura più ridotte.

Confronto reale-nominale – La mesh poligonale calcolata descrive superfici di forma libera e geometrie standard. Queste possono essere confrontate con il disegno o direttamente con il set di dati CAD tramite un confronto di superfici. Il software può implementare un'analisi 3D delle superfici e un'analisi 2D di sezioni o punti. È anche possibile la generazione basata su CAD di geometrie standard come linee, piani, cerchi o cilindri.

Allineamento – Il software GOM 3D contiene tutte le funzioni di allineamento standard. Queste includono l'allineamento RPS, l'allineamento gerarchico basato su elementi geometrici, l'allineamento in un sistema di coordinate locale, utilizzando punti di riferimento, nonché vari metodi di best-fit come il best-fit globale e il best-fit locale. I clienti possono anche utilizzare i propri allineamenti specifici, ad esempio per le pale delle turbine, come il bilanciamento a trave o l'allineamento equalizzato annidato.

Mappa dei difetti superficiali: la funzione rileva piccoli difetti e visualizza, ad esempio, ammaccature o segni di avvallamento. Per visualizzare e quantificare rigonfiamenti e depressioni locali, la mappa dei difetti superficiali funziona direttamente sulle mesh. Confrontando l'ispezione superficiale nominale e quella effettiva, la nuova funzionalità consente la compensazione delle curvature globali.

Analisi di tendenza, SPC e deformazione – L'approccio parametrico del software GOM consente l'analisi di tendenza per valutazioni multiple, ad esempio per il controllo statistico di processo (SPC) o l'analisi delle deformazioni. Di conseguenza, è possibile valutare più parti o fasi di un singolo progetto a campo pieno e determinare valori di analisi statistica come Cp, Cpk, Pp, Ppk, Min, Max, Avg e Sigma.

Analisi GD&T – A differenza dell'analisi dimensionale pura, l'analisi GD&T si concentra sull'aspetto funzionale del componente. Elementi GD&T corrispondenti sono, ad esempio, planarità, parallelismo o cilindricità. È possibile un'analisi standardizzata delle distanze a 2 punti e del requisito massimo di materiale, nonché della tolleranza di posizione nei sistemi di riferimento e di coordinate locali.

Ispezione del profilo alare – Sono disponibili funzioni speciali per il controllo qualità delle pale delle turbine, che possono essere utilizzate, ad esempio, per ispezionare la linea media del profilo, la linea di corda del profilo o lo spessore del profilo delle pale delle turbine sulla base di sezioni 2D. È anche possibile calcolare il baricentro del profilo, il raggio del profilo e le torsioni del profilo.

Reporting – Il modulo di reporting consente agli utenti di creare report contenenti snapshot, immagini, tabelle, diagrammi, testi e grafici. I risultati possono essere visualizzati e modificati nell'interfaccia utente, nonché esportati in formato PDF. I modelli sono riutilizzabili e ogni scena salvata in un report può essere ripristinata nella finestra 3D.

 

 

Caso di studio sull'applicazione della tecnologia di misurazione ottica delle coordinate 3D alle parti in plastica stampate

Contesto del caso: Un produttore specializzato in componenti per autoveicoli stava riscontrando difficoltà nel controllo qualità e nella precisione dimensionale dei suoi componenti stampati a iniezione in plastica. Si trattava di componenti critici utilizzati in vari sistemi di veicoli e anche piccole variazioni dimensionali potevano causare problemi di assemblaggio e di prestazioni.

Descrizione del problema: il produttore aveva difficoltà a misurare con precisione geometrie complesse, caratteristiche intricate e tolleranze ristrette dei componenti stampati a iniezione in plastica utilizzando metodi di misurazione tradizionali come calibri, micrometri o CMM (macchine di misura a coordinate). Inoltre, il tempo e la manodopera necessari per l'ispezione manuale rappresentavano significativi colli di bottiglia nel processo produttivo.

Soluzione: Per affrontare queste sfide, il produttore ha implementato la tecnologia di misura ottica a coordinate 3D, in particolare sistemi di scansione a luce strutturata o laser, per l'ispezione dimensionale di componenti in plastica stampati a iniezione. Ha investito in un sistema di misura ottica ad alta precisione dotato di software avanzato per l'acquisizione, l'analisi e la reportistica automatizzata dei dati.

Implementazione:

1. Configurazione del sistema: il sistema di misura ottico a coordinate 3D è stato installato nel reparto di controllo qualità adiacente all'impianto di stampaggio a iniezione. Il sistema era composto da telecamere ad alta risoluzione, proiettori a luce strutturata o laser e sistemi di controllo del movimento per un posizionamento preciso.

2. Calibrazione: il sistema di misurazione è stato sottoposto a rigorose procedure di calibrazione per garantire misurazioni accurate e ripetibili. La calibrazione ha comportato l'allineamento delle telecamere, dei proiettori e degli assi di controllo del movimento a un sistema di coordinate di riferimento con precisione nota.

3. Ispezione dei componenti: i componenti stampati a iniezione in plastica venivano posizionati sul tavolo di misura o sul dispositivo di fissaggio e veniva avviato il processo di scansione ottica. La luce strutturata o la proiezione laser illuminavano la superficie del componente, catturando migliaia di punti dati in pochi secondi.

4. Elaborazione dei dati: i dati della nuvola di punti acquisiti sono stati elaborati utilizzando software specializzati per ricostruire la geometria 3D dei componenti. Sono stati impiegati algoritmi avanzati per allineare, unire e analizzare i dati, consentendo la misurazione dimensionale, l'estrazione di feature e l'analisi delle superfici.

5. Analisi dimensionale: il software ha eseguito l'analisi dimensionale confrontando le dimensioni misurate dei componenti in plastica con il modello CAD (Computer-Aided Design) o con le specifiche nominali. Sono state identificate eventuali deviazioni dalle dimensioni target e sono stati generati automaticamente report dettagliati.

6. Garanzia di qualità: il sistema di misura ottico a coordinate 3D ha consentito un controllo di qualità completo, rilevando difetti, variazioni e deviazioni nei componenti stampati a iniezione in plastica. Eventuali componenti fuori specifica venivano segnalati per ulteriori indagini o rilavorazioni.

Risultati: Implementando la tecnologia di misurazione ottica delle coordinate 3D per i componenti in plastica stampata, il produttore ha ottenuto numerosi vantaggi:

• Maggiore precisione dimensionale e uniformità delle parti stampate a iniezione.
• Riduzione dei tempi di ispezione e dei costi di manodopera grazie alla misurazione e all'analisi automatizzate.
• Capacità di controllo qualità migliorate, con conseguente riduzione di scarti e rilavorazioni.
• Aumento dell'efficienza produttiva e della produttività grazie alla semplificazione del processo di ispezione.

Nel complesso, l'adozione della tecnologia di misurazione ottica delle coordinate 3D ha migliorato significativamente la capacità del produttore di garantire la qualità e l'integrità dimensionale dei componenti stampati a iniezione in plastica, contribuendo alla soddisfazione del cliente e alla competitività nel settore automobilistico.