בייצור מודרני והנדסה, גיאמטריה מורכבת הפכו לנורמה ולא יוצא דופן. Components עם משטחים חינם, חללים פנימיים עמוקים, קירות דקים, ותחתונים מציגים אתגרים מדידה מסורתיים משמעותיים לתאם מגע מסורתי מכונות (CMMs), בעוד צוותים אמינים עבור פרקטיקות פשוטות prise, נאבקים ללכוד את הפרטים המלאים של צורות מורכבות כאלה ללא תקופות מחזוריות או סיכון של לייזר.

מה זה לייזר לסרוק CMM?

סריקת לייזר CMM משלבת מכונה מסורתית של מדידת קואורדינט (bridge, gantry, או הזרוע האופקית) עם לוח לייזר או סריקת לייזר סורק ראשי.הסורק לייזר מסדרת קו של אור לייזר על פני השטח, ומצלמה מתעדת את ההשתקפות.באמצעות עקרונות triangulation, המערכת מחשבת את ה- 3D לתאם בין כל נקודה לאורך קו הלייזר.

סריקת לייזר CMMs שונה מעוקבים לייזר (אשר מודד אובייקטים בקנה מידה גדול על ידי מעקב אחר רפה) ומערכות אור בנוי (שתבניות הפרויקט על פני שטח) הם נועדו במיוחד עבור דחיסות גבוהה, מדידות בינוניות על חלקים בדרך כלל החל מכמה ס"מ עד כמה מטרים.האינטגרציה עם CMM מספקת תנוחה מדויקת וחזרה, מה שהופך אותם אידיאליים עבור קניות וסביבות מעבדה.

יתרונות מרכזיים עבור Geometries

הכחשה נתונים בלתי תואמים

ג'ממטות מורכבות מכילות לעתים קרובות פרטים יפים - רדיוני קטן, פינות חדות, ממלאי הגשמה מורכבים, ועקום חינם. בדיקות מגע מסורתיות לאסוף נקודה אחת בכל פעם, לעתים קרובות דורשות תכנות נרחב ומחזורים ארוכים כדי ללכוד אפילו תת-קבוצה של תכונות. סריקת לייזר CMMs לאסוף מיליוני נקודות בו זמנית, יצירת נקודה מלאה כי אין תכונה לא מבוקרת.

מהירות ופנים

מהירות היא יתרון קריטי כאשר בוחנים חלקים מורכבים.S. סריקת לייזר CMM יכול להפחית את זמן הבדיקה על ידי 50-90% בהשוואה לשיטות מגע.לדוגמה, להב טורבינות עם קוטור אוויר מורכב עשוי לדרוש מאות נקודות מגע קרוב פני השטח; סריקת לייזר יכולה ללכוד את הפרופיל כולו במעבר אחד.

המונחים: non- Contact Measurement

מדידת לא מגע מבטלת עיוות או נזק על פני השטח העצומים. חלקים פלסטיים דקים, חותמות גומי רכות, ורכיבים אופטיים מלוטשים רגישים למניעה של כוחות לייזר לא כופים שום עומס מכני, שמירה על שלמות חלקית.בנוסף, מדידה לא מגע מאפשר גישה לאזורים נצפים ותחת חתכים כי יהיה בלתי ניתן להשגה על ידי בדיקה מגע.

עליונות וכלכלה

סריקת לייזר מודרנית CMMs להשיג רמות דיוק דומות למדידות מגע - באופן חד-משמעי בתוך כמה מיקרומטרים עבור חלקים קטנים בגודל בינוני.שילוב של סורק לייזר עם הקשקשים של CMM ואלגוריתמי מיפוי שגיאות מבטיח מדידות מעקב. תקני קליברציה ו שגרת פיצוי משפרים יותר דיוק.

שקיפות על חומרים וסיום

סורקי לייזר עובדים על מגוון רחב של חומרים, כולל מתכות, פלסטיק, מרוכבים, קרמיקה, ואפילו משטחים אפלים או מבריקים כאשר מצויד בהגדרות מתאימות או ציפויי תרסיס.סורקים מתקדמים מציעים כוח לייזר משתנה וחשיפה זמן להסתגל רפלקטיביות.הגמישות זו הופכת אותם מתאימים לבדיקה של חלקים מייצור תוספים, ליהוק, ורכיבים ממונעים זהים.

הטכנולוגיה שמאחורי לייזר Scanning CMMs

דור ענן ונקודת אמת

רוב סורקי לייזר המשמשים CMMs להשתמש triangulation לייזר. a לייזר diode פולט רצועה (או נקודה אחת) על פני השטח חלק.מצלמה, מחלחל במרחק בסיס ידוע, לוכד את האור המשקף.עיוות של פס בתמונה המצלמה מתאים לתנודות הגובה של פני השטח. על ידי כיס את הגיאומטריה בין המצלמה, המערכת של כל נקודה של סנטימטר גבוה של הסורקים על פני החלק העליון של C.

סורקים מודרניים משתמשים גם במערך רב-ליין או בהקרנה דפוס כדי להגדיל את מהירות הכיסוי ללא פתרון מקרי.חלק משלבים מערך מיקרו-מירר (MEMS) או מכשירים מיקרומירטור דיגיטלי (DMD) כדי לתכנן דפוסים מורכבים לאור מובנה, אם כי בדיקות קו לייזר נשאר נפוץ ביותר בשל העוצמה שלהם וקלות האינטגרציה שלהם.

רישום ורישום Composite Scanning

כדי למדוד גיאומטריה מורכבת מלאה, סורק לייזר לעתים קרובות לוקח סריקות מרובות מכיוונים שונים.ה משוב המיקום של CMM רושם כל סריקה לתוך מערכת קואורדינט משותפת, חיסול הצורך מטרות פוטוגרמה חיצוניות. תפרים תוכנה מתקדמת לסרוק יחד בצורה חלקה, ואת הנקודה ענן ניתן לשקוע לניתוח נוסף.

קלבריות וטרגדיה

(הופנה מהדף סריקה לייזר תלוי בשקיקה נאותה של הסורק ו- CMM. קלברס (למשל, בלוקים מד, מישורים, כדור) מסורקים כדי לקבוע שגיאות שיטתיות. יצרנים כמו FLT:0ZeisFLT:1, FLT:2HexagonFLT:3, ו- 4Farchi) להבטיח את שיטות הפחתת ה-Cliology עצמו.

יישומים בתעשייה

חללי תעופה

רכיבים אוויריים הם נרדפים עם ג'ממות מורכבות. Turbine להבים ו Vanes תכונה מעוות פרופילים אוויר פובלי, חורים קירור וקירות דקים. A לייזר סריקה CMM יכול למדוד את פני הלהב כולו עבור סטייה פרופיל, טוויסט, ומיקום של תכונות ביחס למקרים של פנטום. , צינורות מנועים, ואגף עם קוטור מורכב גם מועיל לזהות את צפיפות גבוהה יותר של פגמים כמו מוטציות, כמו ציפויים חיוניים, או פגמים דבש.

רכב

בייצור רכב, סריקת לייזר CMMs לבדוק לוחות גוף, ליבת ליבת, תבניות הזריקה, ושיכון שידור. עבור פאנל דלת מכונית עם עקומות מורכבות, סריקת לייזר מאמת איכות פני השטח והתאמה. בלוקים עם מעילים מים עמוקים וגלריות שמן נבדקים עבור משמרת ליבה ועובי. הנדסה הפוכה של חלקי מורשת לשימוש נפוץ אחר.מהירות סריקה תומך מאמר ראשון (I) ותהליך ייצור (AP) זמן ייצור (PP).

מכשירים רפואיים

שתלים אורתופדיים, מכשירים כירורגיים, ורכיבים פרותטיים לעתים קרובות יש צורות חופשיות המותאמים לאנטומיה אנושית. סריקת לייזר מספקת את הדיוק הדרוש לסובלנות הדוקה על פני השטח המשותפים ותכונות הזדווגות. לדוגמה, לגזע הירכיים יש גיאומטריה פרוקסימית מורכבת; סריקה קולטת את כל הממדים הקריטיים ללא מגע עם פני השטח המלוטש.

אנרגיה ודור כוח

להבים טורבינות רוח יכולים לעלות על 80 מטרים באורך ויש להם כל הזמן שינויים במשלוחי אוויר. CMM גדולים עם סורקי לייזר לבדוק את הלהבים האלה עבור קונסולות אווירודינמיקה ויושרה מבנית. Gas ו-Stoyטור להבים לדור כוח נמדדים באופן דומה. במגזר הנפט והגז, שסתום ומזהמים עם מעברים פנימיים מורכבים, הם להבטיח תכונות זרימה.

כלי ומותו

זקנים ומתים הם קריטיים לייצור חלקי פלסטיק מתכת מורכבים.S. לייזר לסרוק CMMs לבדוק את העמידות עובש ללבוש, לאמת דיוק מטמון, וספרות גיאמטריה לתכנות CAM.היכולת לסרוק חללים עמוקים פינות חדות מבטיח כי התבנית מייצרת חלקים בתוך סובלנות. סורק יכול גם לזהות ולנזק על חיי הכלי.

השוואה עם שיטות חלופיות

לייזר סריקה לעומת מגע CMM

מגע CMMs להצטיין דיוק גבוה (לעתים קרובות sub-micron) והם תקן הזהב עבור תכונות פשוטות. עם זאת, הם איטי עבור משטחים מורכבים, לספק רק נקודות דיסקרטיות, ולא יכול למדוד חלקים רכים או עדינים. לייזר סריקה CMMs מציעים איזון טוב יותר של מהירות, צפיפות, ולא מגע עבור חלקים מורכבים.

לייזר סריקה לעומת Computed Tomography (CT)

סריקת CT מספקת בדיקה גיאומטריה פנימית ואידיאל עבור חללים פנימיים מורכבים ו Assemblies. עם זאת, CT הוא איטי יותר, יקר יותר, ובדרך כלל מוגבל לחלקים קטנים יותר בשל מגבלות אנרגיה רנטגן. CT דורש גם קרינה הגנה ותוכנה מיוחדת. סריקת לייזר היא טכניקת מדידה על פני השטח, אבל עבור גיאוגרפיות מורכבות זה הוא מהיר יותר, נגיש יותר, ולעתים קרובות מספק פתרון פני השטח טוב יותר.

לייזר סריקה לעומת אור מובנה

מערכות אור בנויות תבניות על שטח והם מהירים מאוד עבור אובייקטים בינוניים. הם יכולים להשיג צפיפות גבוהה נקודה אבל רגישים לאור הסביבה ומשקפי פני השטח.מערכות אור בנויות רבות אינן משולבות עם CMM, להסתמך על photogrammetry או הפעלות עבור סריקה לייזר על היתרונות של CMM מן התנועה נוקשה ומדויקת של המכונה, מה שהופך אותו לחזור על עצמו מדויק יותר ומדויק עבור חלקים גדולים יותר או מורכבים יותר, לעתים קרובות על גודל עבודה.

Best Practices for Measuring Complex Geometries

אופטימיזציה של תכנון סריקה

לפני סריקה, לתכנן את הנתיב כדי לכסות את כל תחומי העניין.עבור ג'ממות מורכבות עם חתכים או אזורים נסתרים, ניתן צורך בכיוונים מרובים. השתמש בתוכנה סימולציה כדי לאמת כיסוי ולהימנע התנגשות.תוכנית CMM לסרוק במרחק קבוע זווית אוריינטציה אוריינטציה אוריינטציה ביחס פני השטח רגיל כדי לשמור על מיקוד ודיוק. שקול באמצעות שולחן רוטט עבור כיסוי מלא 360 מעלות מבלי לנסח מחדש את החלק.

הכנה Surface הכנה

משטחים רפלקטיביים או שקופה יכולים לגרום לממצאים מדידה.ליישם ציפוי תרסיס דק, נשלף (למשל, מפתח או סריקה ריסוס) כדי להפחית את הבוהק. עבור משטחים אפלים, להבטיח כוח לייזר וחשיפה נאותה.חלקים נקיים של פסולת, שמן, או מגניב שיכול לפזר את אור הלייזר.במקרים מסוימים, החלת נקודות התייחסות או מטרות סיוע על פני סריקות, אם כי את הדיוק של CMM בדרך כלל עושה את המיקום הלא נחוץ זה.

קלבריה ובקרה סביבתית

קלרק את סורק הלייזר ואת CMM במרווחים קבועים. השתמש בממצאים מוסמכים של גיאומטריה ידועה כדי לאמת ביצועים. כי שינויים בטמפרטורה יכולים להשפיע הן על הקשקשים של CMM והן על הממד, לשמור על טמפרטורה יציבה במעבדה המדידה.

עיבוד נתונים וניתוח

עיבוד ענן נקודה כרוך סינון, רישום, מחיקה, והשוואה למודל CAD. השתמש בתוכנה מתקדמת כמו PolyWorks, Geomagic Control X, או Zeiss Calypso כדי להתאים את הנתונים סריקה ולהעריך GD & T. עבור משטחים מורכבים, סטייה יכול להיות ממפה צבע כדי לדמיין נקודות גבוהות / נמוך. לבצע ניתוח סטטיסטי על חלקים מרובים כדי להבין את היכולת.

לבדוק עם מדדי ה-

עבור סובלנות ביקורתית, לאמת סריקות לייזר תוצאות עם כמה מדידות מגע או שיטות עצמאיות.זה cross-validation בונה אמון ומזהה כל הטיה שיטתית. השתמש בנתונים ליצירת קשר כדי להתאים את הפרמטרים סריקה במידת הצורך.

מגמות עתידיות

האבולוציה של סריקת לייזר CMMs ממשיכה.שיעורי סריקה גבוהים (כיום מעל מיליון נקודות לשנייה) ושיפור מצלמות להפחית זמן בדיקה נוסף.אינטגרציה עם אוטומציה רובוטית ותאים פיקוח בקונטיננטלי מאפשר בקרת איכות מעבדים. אינטליגנציה מלאכותית ולמידה מכונה מוחלים על תכונות מסווגות באופן אוטומטי, לזהות פגמים, ואופטימיזציה של מסלולי ייצור מצטברים יוצרת דרישה חדשה עבור סריקות גיאומטריות בנויות של מבנים וטכנולוגיות לייזרים כגון קריפטים של מחזוריות, כמו גם חומרים מרכזיים של מחזוריות של מחזוריות של מחזוריות של מחזוריות Cloopic זמן הפעלה.

מסקנה

סריקת לייזר CMMs שינתה את הבדיקה של גיאוגרפיות מורכבות.היכולת שלהם ללכוד נתונים צפופים, מדויקים 3D במהירות וללא מגע הופכת אותם הכרחיים בתחום התעופה, הרכב, הרפואה, האנרגיה והכלי של תעשיות. בהשוואה ליצירת קשר CMMs, CT ואור מובנה, הם מציעים שילוב משכנע של מהירות, דיוק, וגמישות. על ידי אימוץ שיטות הטובות ביותר בתכנון, פני השטח, הכנה, ניתוח לייזר, וספקית, כדי לשפר את מערכות ההפעלה המודרניות, כדי לשפר את מערכות ההפעלה, כדי לשפר את הנתונים של מערכות ההפעלה, כדי לשפר את העיצוב החדשניות.