Kontrola jakości przy zastosowaniu skanera eviXscan 3D

W wielu firmach występuje problem z weryfikacją jakości wytwarzanych produktów. O ile pomiar długości, średnicy i innych podstawowych wartości geometrycznych może przeprowadzić kontroler jakości przy pomocy przyrządów pomiarowych (suwmiarka, mikrometr, głębokościomierz) lub użyć sprawdzianu, to nie może on sprawdzić wszystkich tolerancji naniesionych na rysunek wykonawczy, lub wykonać pomiaru elementu zawierającego powierzchnie niemierzalne (np. ciężko jest zwymiarować maskę samochodową). W takim przypadku zastosowanie znajduję nowa technologia wykorzystywana od kilkunastu lat, ale wciąż niedoceniana na rynku – skanowanie 3D. W szybki i prosty sposób przetwarzany jest rzeczywisty kształt obiektu do wirtualnego modelu w komputerze.

Przykładem kontroli jakości z zastosowaniem skanera 3D jest problem firmy, która produkuje pojemniki aerozolowe. Gotowe wyprodukowane elementy różniły się od wzorca – modelu matematycznego CAD. Wykorzystanie podstawowych przyrządów pomiarowych było niemożliwe ponieważ firmie zależało na wysokiej dokładności oraz zachowaniu tolerancji z rysunkiem wykonawczym.

Pojemnik skanowany był na stoliku obrotowym. Zorientowane skany zostały scalone, aby powstała jedna chmura punktów. Gotowa do porównania z modelem matematycznym. Na rysunku poniżej przedstawiono przykładowy wygląd jednego z pojemników, które były skanowane. Strona zewnętrzna modelu jest koloru niebieskiego, a wewnętrzna żółtego. Siatka trójkątów nie została poddana parametrowi wygładzania w celu odzwierciedlenia powierzchni rzeczywistego obiektu.

Model skanu w formacie *STL.

Na rysunku poniżej przedstawiono wzorzec (model matematyczny CAD). Został on stworzony na podstawie dokumentacji płaskiej. Istnieje również możliwość stworzenia modelu parametrycznego (CAD) na bazie chmury punktów otrzymanej ze skanowania. Model jest w pełni edytowalny w programach wykorzystywanych do dwuwymiarowego (2D) i trójwymiarowego (3D) komputerowego wspomagania projektowania. Model matematyczny zorientowano globalnie względem utworzonej siatki trójkątów, a następnie funkcją best fit najlepiej dopasowano oba modele względem podstawy pojemnika aerozolowego. Utworzono raport pomiarowy przedstawiony na następnej stronie.

Model CADowski pojemnika na rysnku poniżej oraz dwa jego widoki – z góry i z dołu

Kolorystyczna mapa odchyłek z punktami inspekcyjnymi

Poniżej przedstawiono przykładową stronę z raportu pomiarowego. Kolor zielony oznacza, iż mierzony detal jest najbardziej zbliżony do modelu CAD, kolor bliżej czerwieni oznacza, że materiału za dużo, natomiast kolor bliżej niebieskiego świadczy o tym, że jest go za mało. Jeżeli mapa odchyłek zostanie dodatkowo wyposażona w punkty inspekcyjne (np. w postaci tzw. chorągiewek), stworzy to również możliwość ustalenia liczbowej wartości odchyłki.

Porównano dziesięć zeskanowanych pojemników z jednej serii produkcyjnej do modelu matematycznego w celu sprawdzenia czy odchylenia są powtarzalne na każdym elemencie. Raport pomiarowy wygenerować można np. do pliku PDF, który może zostać wysłany drogą elektroniczną. Mamy również możliwość zmiany wartości odchyleń na skali po prawej stronie ekranu, która informuje nas jaka wartość liczbowa odpowiada barwie koloru, a kolorystyczna mapa odchyłek na modelu jest odświeżana automatycznie.

Kontrola jakości z użyciem skanera 3D stosowana jest w wielu branżach np. w automotive, lotniczych, przemysłu zbrojeniowego, stoczniowych, hutniczych, odlewniczych i innych.

Jakub Abrahamowicz