最新的多传感测量设备能帮助公司提高产量的同时,还能满足客户零瑕疵要求 同时还能解决最具挑战性的汽车应用问题。

接触测量法和光学测量法具有各自的优势,但是由于两种方法的互补性,两者综合后产生更加优质的数据。事实上,许多测量设备制造商已经早一步采用这种理念,推出第三个传感器,叫做激光或“白光”,一个独立平台方案。

人们说多传感测量技术为我们打开汽车制造业里一些极具挑战性应用的大门,这种说法是很公道的。举例来说,有了气缸盖,许多复杂的测量任务都需要高效、准确、可靠的测量工艺,这一直都是质量工程最为头痛的问题。

看看阀座,这是需要测量与导柱相关的角度与位置的典型,实际实施要比计划困难得多。首先,阀座登陆面非常狭小,通常称圆锥形。因此,传统的坐标测量机根本无法获得足够的点来生成有关椎体精确的数字,而且很难得到足够的方法。

灵活的测量方法
一般来讲,大多数汽车制造商已经寻求专门的测量方法。然而,这不仅成本敖昂,而且也不够灵活。结果,越来越多的动力传动系统制造商都在采用多传感器测量。

在上面说的气缸盖应用上,在OGP多传感器测量系统中按上激光探针,就能从多角度扫描阀座的表面,获得准确的椎体测量数据。摄像头能用于测量座椅上空洞的形成,同时接触式探针能进入阀杆的里面。所有的探针都在一个平台上无缝接交替,保证快速进程。事实上,编程和GR&R(反复检测和再现)能够在大约3小时的应用中就可以完成。而设计、制造和实施一个专门的计量器,则需要数周、甚至数月的时间。

Tactile probe, OGP

A tactile probe in action on an OGP multi-sensor measuring machine. Combining sensors increases accuracy

气缸盖应用并没有止于此。使用相同的OGP多传感器机械,气缸盖本身就能显示在哪里安装汽缸垫和摇杆垫圈;以及入口/排气口放在气缸盖的哪一侧。所有这些不需要转动气缸盖就能完成。

OGP机械还可以与PLC交流,在生产线上根据汽车生产部门工作流程需要装卸组件。这一点很重要;虽然使用多传感器系统测量技术,可以提高效率和产量,降低废品率,但是系统在制造工作流程中的位置必须要考虑利益最大化。

除了气缸盖,整个汽车动力传统区域都可以通过多传感器测量的最佳操作进行优化。介入这种技术的其他零部件有活塞、活塞环、连杆轴承壳,以及活塞涡流室等。

可靠、高成本效率方案
很显然,最新的多传感器测量技术能更多地提供高效、可靠、高成本效应的途径,测量复杂的汽车零部件。加上视频和棘突昂探针,一整套的Renishaw探针能装在OGP机械上,包括SP25扫描探针和PH10单点、触发机变体等。之前自动获得自定义开端和末端之前的数据 — 不管表面结构有多复杂 — 甚至是系统缺乏点之间的先前了解的的情况。但是后者有能适用于加强很难到达的零部件。所有的探针都互相一直,在相同的结构下工作,保证系统操作员的顺利工作。

在OPG多传感器技术的使用者当中,有Southend, 英国的CS Precision,这里有一个SmartScope 500 CNC在穿梭、还有3D测量中心,里面的旋转轴,能将公司的多元测量体积提高到500mm x 450mm x 200mm。经过验证,CS Precision的OGP机械能够在30分钟之内完成CMM一个小时完成的任务量。

VideoCheck, WerthThe VideoCheck multi-sensor measuring device from Werth is helping to verify tooling at Kleiner Stanztechnik, Germany

这是CS Precision公司在各个部门专家的组成,现在将要为利用多模腔测量技术,为模具提供工具设计支持,然后进行首次产品检测。因此要进行一系列接触和没接车测量项目。在汽车部门,公司目前正在为一级供应商提供有关组件的报告,比如门把手、小的模具,以及大尺寸保险杠装饰。

CS Precision公司称,OGP机器的成功主要得益于软件的稳定性,对于检测大约150种尺寸的工件非常关键。因为有些零部件结构非常复杂,测量程序需要四五个不同的基点或参照点。但是,使用新的机械之后,就可以不用移动零部件就能完成测量。

早期缺陷检测
这与Kleiner Stanztechinik(在德国)公司相似,这里生产Werth VideoCheck HA多传感器测量器,帮助识别所需模具,制造大量微刻组件、弹簧、单元板,甚至还有集中刻字的零部件。

公司的任务就是今早检测所有偏差,在工具上线或准备生产之前就进行。因此,Kleiner要在制造的时候就仔细检查电极的形状、钻孔机和模衬。

ViedeoCheck HA 400可以检测400mm x 400mm x 200mm的尺寸,安装在工具车间里。工具的组件的误差在微米范围内,而在冲压组件上,误差就会达到纳米程度。测量的准确性应该在数量级上 — 至少是5个因素之一 — 比特性误差要好。

为了遵守这个规则,为了给制造和部门开发正确行动提供有意义的测量结果,Kleiner决定HA(高准确性)版本的Werth VidoeCheck。HA用花岗岩制造而成,拥有稳定的机械设计,特殊的空气轴承,尤其是高分辨率天平,以及设计方法,都有效组织了滞后。这种测量的结果能把不确定性控制在1µm以内,再现性达到零点几微米。

Kleiner的测量技术决定于装在机械里的一系列传感器:具有综合激光传感器的形象处理传感器,以及Nano Focus Probe(纳米聚焦探头NFP),和专利Werth Fibre Probe(维特纤维探头WFP)。旋转轴还使工件向任何方向扭转;旋转运动的能力意味着组件能与NFP从任何角度扫描。

测量粗糙度和波幅
还有一个即将上市的有趣的传感器是Zeiss Rotos。这个设备能让使用者在单一的CMM上测量动力系统组件的粗糙度和波度。因此,就再也没有必要将动力传动系统零部件转换成专门的表面测量工具。

替代原来的夹工件的触针式一起,Zeiss Rotos在CMM探针上通过触针更换界面完成 — 当然要在完全的CNC控制下。这么做的优点在于,只消几秒钟的时间,而之前要用好几分钟的时间。此外,传感器上有旋转轴;这个旋转轴可以360度选装,而传感器能够垂直倾斜,能够提供160度的转动。

重要的是,Zeiss Rotos的测量数据,可以通过蓝牙传送到分析电脑上。然后,数据就会输入到Zeiss Calypso软件上,并连带其他的测量数据一同输出。

车身测量上的闪光点

传感器技术正在推动现代测量设备的发展,Hexagon Metrology就是一个实例。该公司已经开发了探测汽车车身和其他零部件定额的应用软件,但这需要机器人技术的辅助,尤其是Comau机器人。该方案非常简便,因为Hexagon已经将摄影测量法传感器应用到机器人上,可以直接在生产线上操作。

到目前为止,公司能够执行一般的质量检查,也能对汽车车体、车体外板或汽车车体零部件上,用一两种方法进行测量。第一种方法就是会用内卡规或感知隧道完成。还有更加精确的测量方法,就是使用带有水平杆的测量器,通过它可以触觉和视觉上进行精确测量。这些问题的解决方法就是时间;这些对高度重复的汽车生产线来说过于缓慢。

为了解决这个问题,Hexagon Metrology公司决定把希望寄托于机器人上。尽管机器人发展迅速,但是它们还不能确保对汽车车体测量的准确性,将误差率维持在零点几毫米之内。

White light system, Hexagon-ComauHexagon has developed a white-light system which takes 3D photographs using three lenses in combination

为了找到恰当的组合,Hexagon使用白光系统,通过一个传感器,拍摄3D图像 — 每侧都有500mm — 共有3个镜头。该系统同过突出一个结构光的基质,能够获得非常精确地3D图像。这些图像(有像素构成)继而转移到云处理点上。通过一些列拍摄,该系统能够精确再现物体的集合结构。公司称,这是为了将表面与相应的CAD模型进行对比,评估变化,以及在控制阶段结束之后与物体是否变化和协同(或者排斥)。

在这个阶段,机器人的速度非常关键。事实上,机器人从轨道的一段到达另一端的速度非常快,可以捕捉所有所需图像,进行物体的重建。因此,它能在短时间内搜集大量的数据。更重要的是,接收数据的机器人能排除多余或不必要的图像,并准确快速地将工件重建起来。

这个方案解决了速度问题,但是精确度仍是问题。因此,对每个测量周期来说,传感器或机器人系统根据实现装在测量站上的卡尺进行调整,并且能够与汽车车体其他位置上的传感器结合起来。通过这种方法,系统根据每个汽车车体进行调整和重置,避免了不准确图像和错误测量的风险。此外,该系统能够用零点零一秒的曝光时间进行挨批找,这样整个照片都会准确,避免模糊的风险。

这个系统由Hexagon Metrology公司设计而成,得到Comau机器人的协助,在60秒的时间内进行所有的必要活动。机器人运动的灵活性,实现将传感器按制造特定的位置上,这在过去是几乎无法实现的。目前,Hexagon公司正在将这个方案用于菲亚特集团的工厂里。

 

 

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