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测量软件WinWerth®

用于带光学、探针、计算机断层扫描和多传感器的坐标测量机的通用测量软件

带有各种传感器的设备的操作,以及体积数据和点云的评估都可以通过WinWerth® ,以独特的组合方式实现。Werth图像处理软件是基于40年的经验,是目前可能是最强大的三坐标测量机图像处理传感器技术的基础。无论是光学距离传感器、单点或扫描模式的传统探头、Werth Fibre Probe®、X射线计算机断层扫描,甚至是具有多个传感器组合的设备,都支持统一概念。以测量点、二维图像或体积数据为形式的测量结果也可以方便地以几何特性或目标/实际比较的方式进行评估。为了满足最多样化的要求,该软件采用了模块化结构。可以操作不同的设备,从简单的测量投影仪到采用多传感器技术的复杂的多轴坐标测量机,甚至是采用X射线断层扫描传感器技术。

现代三坐标测量机涵盖了广泛的、不同的复杂任务。机器操作人员的资格范围很广,从没有受过什么培训的员工,只是偶尔确定一些测量,到利用所有技术可能性的专家,也处理非常困难的测量任务。这些非常不同的工作方式得到了WinWerth® 设备操作软件的结构的最佳支持。例如,有几个访问级别,与操作员的不同资格级别相适应。与CAD系统的接口用于导入目标数据,与CAQ系统的接口用于统计评估,这使得三坐标测量机能够与公司的软件结构相适应。

 
简单的图形交互式测量

图像处理措施几乎本身就是

在实践中,经常需要 "快速 "确定生产零件的几个尺寸。这项任务也是由那些不经常处理坐标测量机操作的员工执行的。为了能够在这种环境下有效地工作,操作被限制在最必要的范围内。然后,测量软件WinWerth® 的 "智能 "接管,例如,准确确定要测量的物体面积,选择要测量的几何元素(如直线、圆、角点),以及确定几何属性的链接算法,如距离、角度和直径。

简单的图形交互式测量 - 图像处理措施几乎本身就是
测量点自动分布

测量点自动分布

对于更复杂的测量任务,上述的程序已经不够用了。因此,操作者可以自己接管部分实际的自动过程(设置窗口,选择元素),并逐渐熟悉更详细的测量过程控制。为了支持这一点,考虑到必要的旁路,测量点或扫描轨道会自动分布在待测的几何元素上。以这种方式指定的测量序列可以被保存,并在重复的情况下作为自动序列被调用。

 
复杂测量序列的编程

在用户界面上友好地显示测试计划

测量序列的编程由测量软件WinWerth® 的相应工具支持。传感器是直接在多传感器坐标测量机的用户界面上选择的。一个 "特征树 "以树状结构表示检查计划,从而表示测量方案的结构。在这里,几何属性、几何元素和技术参数(如传感器类型、照明设置、扫描速度、评估算法和有效对齐)之间的关系变得清晰可见。与特征树平行,几何元素和特征与相关的测量结果也显示在测量过程的图形表示和数字测量日志中。对几何元素(交点、交线)或几何特征(距离、垂直度)的链接操作可以在特征树或图形视图中编程。

复杂测量序列的编程 - 在用户界面上友好地显示测试计划
测试和改变变得简单

测试和改变变得简单

WinWerth® 用户界面中的功能树也控制着测试和更改模式,在这种模式下,可以逐步运行程序,并可以添加更改。并行的文本编辑器,允许有经验的操作人员在方案教学中直接输入或改变DMIS方案代码。通过用鼠标选择一个程序部分,它可以被定义为一个重复处理的循环,或者被换成一个子程序。借助于面向特征的测量,可以确定选定的功能相关的测试尺寸。

 
用CAD数据进行测量

使用CAD-Online®操作简单

集成在WinWerth® 中的CAD模块的另一个优点是,CAD信息可用于坐标测量机的定位。Werth可能是第一个早在90年代中期就以CAD-Online®的名义引入这一技术的三坐标测量机制造商。整个测量顺序可以通过选择CAD模型上的几何特征来控制。测量机自动移动到生成的测量位置,用选定的传感器进行测量。
例如,通过这种方式,测量点可以被自动记录为带探头的点云,或者用Werth三维贴片或共焦传感器自动将各个测量点放在旁边,以高分辨率测量更大的表面。考虑到照明、测量对象和成像系统之间的相互作用,图像处理传感器的照明设置等技术参数可以在测量设备上直接操作调整。通过根据工件和设备或传感器的几何形状自动修改运动序列,避免了碰撞。

用CAD数据进行测量 - 使用CAD-Online®操作简单
用CAD-Offline®进行节省时间的编程。

用CAD-Offline®进行节省时间的编程。

测量软件WinWerth® ,也可以在CAD-Offline®工作站上不使用测量设备进行操作。Werth也是这个领域的先驱,早在20世纪90年代初就向客户提供了解决方案。在这里,检查程序只在CAD模型上创建和测试。离线编程的设备模拟是在工件的三维CAD模型上进行的。碰撞分析是在后台进行的。使用CAD-Offline®,可以节省昂贵的机器时间。当第一个工件或测量对象被制造出来时,测试计划已经完成。测量与物体相关的影响因素,然后可以在单步操作的测试运行中进行返工。在线和离线工作可以通过一个来源的一致操作概念进行,并确保测量结果的 "正确性"。而独立于测量设备制造商的编程工作站就不是这样了。

PMI信息使工作更容易

许多CAD系统现在提供了整合PMI(产品和制造信息)数据的选项。除了CAD元素的几何描述外,所产生的CAD数据集还包含设计者所指定的尺寸。当选择了几何属性后,测量软件WinWerth® ,将测量点或扫描轨迹分布在所有要联系的几何元素上,以找到解决方案,测量序列至少部分地自动创建。不幸的是,由于创建CAD模型的要求增加,这种解决方案仍然不是很普及。

如果要完全自动生成完整的测量序列,所有必要的参数必须存储在PMI数据中或由测量软件自动确定。如果这些先决条件得到满足,用于生产隐形眼镜注塑模具等严密公差的金属工具的完整测量序列可以在WinWerth® 中完全自动生成。测量是通过一个多传感器坐标测量机进行的,它使用了带有图像处理的光学距离传感器组合,并借助于工件的自动旋转/摆动轴。

PMI信息使工作更容易
 
Werth图像处理 - 光学和计算机断层成像的完美图像评估
Werth图像处理

光学和计算机断层成像的完美图像评估

用于评估图像内容和确定测量点的图像处理算法也对图像处理传感器的测量结果的质量或断层扫描时的断面评估有很大影响。今天,评估主要是通过PC硬件和软件实现的。在第一个处理步骤中,可以用图像过滤器改进图像(优化对比度,平滑表面干扰)。

用于可靠测量的轮廓图像处理

在轮廓图像处理中,图像在评估窗口内被视为一个二维的整体。使用适当的数学算法(运算符)从该图像中提取轮廓线。等高线的每个图像点都对应着一个测量点。测量点像一串珍珠一样串在一起。这使得在测量过程中可以检测并过滤掉由表面结构、破损和灰尘引起的干扰轮廓(轮廓过滤),而不改变轮廓的形状。对于实际使用来说,在一个捕获范围内能区分出几个轮廓是很重要的。在进一步的步骤中,现代系统在像素网格内对测量点的坐标进行插值,从而实现更高的精度。

用于可靠测量的轮廓图像处理
光栅扫描:分辨率与测量范围无关。

光栅扫描:分辨率与测量范围无关。

大于各镜头视场的轮廓可以通过与三坐标测量机的数控轴结合的自动轮廓跟踪(轮廓扫描)作为一个整体被捕获。这种扫描方法非常适用于检查一些相对较大的轮廓,例如在冲床工具上。

另一种捕捉较大面积工件的方法是 "光栅扫描高清"。在这里,图像处理传感器在运动过程中以高频率捕捉工件的图像。这些被重新取样和叠加,形成一个具有高达4000 百万像素的整体图像(截至2021年)。在 "图像中 "的评估中,例如,100个孔就可以在3 s内测量。即使是大面积的测量,也要用高倍率和多张图像的平均值来测量,这样可以提高信噪比,也可以提高精确度。该方法可以根据测量任务的要求进行调整。

容积部分传感器

通过二维轮廓图像处理和相关的图像处理过滤器,还可以在CT容积或点云的任何部分进行测量。这使得测量由几种材料制成的工件特别容易,除此之外。

容积部分传感器
 
计算机断层扫描的特殊测量方法 - 通过光栅化提高分辨率,扩大测量范围
计算机断层扫描的特殊测量方法

通过光栅化提高分辨率,扩大测量范围

在光栅断层摄影中,被测物体的几个部分被一个接一个地捕获,并存储相应的图像堆。扫描可以沿旋转轴(X-扫描)、垂直于旋转轴(Y-扫描)和两个方向(XY-扫描)进行。在评估过程中,整个物体的相应像素或体素信息被合并。这是在没有缝合的情况下完成的,只使用高精度的坐标轴。通过在较高的放大率下用几个光栅步骤捕捉较小的工件,分辨率得到提高;通过在几个部分捕捉大工件,测量范围得到扩大。

用Multi-ROI-CT进行偏心截面的高分辨率断层扫描和计量学连接

偏心断层扫描允许工件放置在旋转台的任何地方(专利)。这消除了对工件进行昂贵和费时的对准的需要,增加了使用的方便性。在断面断层扫描或ROI断层扫描(ROI:感兴趣区域)的帮助下,待测物体的部分区域可以被高分辨率地测量,而不必像光栅断层扫描那样,以完全高分辨率的方式捕捉整个待测物体,从而耗费时间和内存。多ROI断层扫描提供了偏心断层扫描和断面断层扫描的综合优势。还可以在待测物体的任意位置选择几个需要高度解析的子区域。

用Multi-ROI-CT进行偏心截面的高分辨率断层扫描和计量学连接
用双光谱断层扫描技术测量多材料工件

用双光谱断层扫描技术测量多材料工件

在X射线断层扫描测量金属塑料部件(如组装好的连接器)时,由于光束硬化和散射辐射,金属针脚经常会造成伪影,这使塑料外壳的测量变得复杂。在双光谱断层扫描中,测量软件将不同阴极电压下的两个CT测量值合并为一个体积。辐射光谱与两种材料相匹配。

通过使用OnTheFly-CT连续旋转设备轴来减少测量时间。

在传统的启动-停止模式下的断层扫描,旋转运动被中断以获取每个传输图像,因此在曝光期间不会发生运动模糊。OnTheFly断层扫描使其有可能通过连续旋转来节省工件定位的死角时间。采用这种方法,一方面可以在相同的数据质量下大大减少测量时间,另一方面可以在相同的测量时间内提高数据质量,从而提高测量的不确定性。

通过使用OnTheFly-CT连续旋转设备轴来减少测量时间。
提高自动化程度

工件的自动测量

不管是哪种类型的编程,测量顺序都可以由测量设备自动或半自动地执行(在手动操作的设备上)。这意味着该设备也可以由不了解检查过程细节的用户使用。操作简化为插入零件,通过测量工件上的坐标系确定其位置(预运行)并启动程序。预运行可以自动化,甚至可以通过使用固定装置省略。这种夹具也可以同时容纳几个工件(托盘)。这减少了设置时间。然后,软件WinWerth® ,在托盘的不同位置自动重复测量顺序。

融入生产过程

对于没有接受过测量设备操作培训的用户,WinWerth® ,可以选择简单地选择零件编号,用它来启动一个自动程序序列。另外,这也可以通过扫描生产订单上的条形码来完成。自动错误处理有助于,例如,如果零件没有被正确插入。

另外,工件更换系统(实用新型)可以集成到TomoScope®三坐标测量机的外壳中,而不需要进一步采取辐射防护措施。有了几个准备好的托盘,因此可以在夜间和周末进行测量。

也可以整合进料装置的自动装载。为此,可以在离线工作站上远程准备测量程序。工件通过一个气闸被送入机器人的安全区域。对于阀块、壳体和铸件等工件,几乎每半分钟就会确定一次几何特性,与主件的测量点云进行名义/实际比较,并检查工件的缺陷,如毛刺。测量结果可以在并行工作的评估计算机的帮助下确定,并结合在一个共同的协议中,也可以与相互联系的多传感器设备的测量结果一起确定。

融入生产过程
通过WinWerth® Scout有针对性地获取生产中的测量结果

通过WinWerth® Scout有针对性地获取生产中的测量结果

WinWerth® Scout的用户界面能够快速和方便地访问公司的所有测量过程。仍在处理中的测量工作被列出。在工作的识别号旁边,显示当前的状态,如 "工作开始"、"断层扫描"、"触觉测量 "或 "评估"。已完成的工作会自动移到另一个列表中,并根据其状态进行颜色编码:绿色代表 "在公差范围内",黄色代表 "干预极限",红色代表 "超出公差"。

如果同时测量几个工件,就会创建一个或多个工件组。如果您在已完成的测量列表中点击一个测量任务,就会打开另一个窗口,列出所有被测量的工件组或工件,这些工件的状态也是用颜色表示的。

点击列表视图中的组或工件,可打开WinWerth® 3D浏览器。对于工件组,会出现一个工件元素的概览显示。工件元素被显示为球体,其颜色反映了工件的状态。在感兴趣的工件元素上点击右键,会打开一个选择列表,其中有相应工件的结果显示。

 
目标/实际比较

工件与标称状态的偏差以彩色编码显示

为了说明工件几何形状与标称值的偏差,适合与CAD数据进行比较,用彩色编码表示偏差,WinWerth® 。这个程序对于检查自由形状的表面是绝对必要的。为了测量,物体上感兴趣的区域被扫描或捕获为点云。然后WinWerth® ,将测量值与CAD模型进行比较。在每一种情况下,结果都以矢量或彩色编码的方式记录了与CAD模型的偏差。这种评估可以作为测量过程的一部分在设备上进行,也可以在单独的评估站以脱机方式进行。测量点的颜色说明了目标和实际之间的偏差。为了在显示中包括零件公差,将其细分为四个基本等级。

  • 容许范围内的正数
  • 负值在公差范围内
  • 正面的公差之外
  • 负面的外部公差

偏差的大小以颜色来表示。另外,用户可以根据自己的意愿配置颜色编码。

目标/实际比较 - 工件与标称状态的偏差以彩色编码显示
在选择参考系统时,所有选项都是开放的

在选择参考系统时,所有选项都是开放的

根据不同的任务,测量结果的计算或显示要么在事先测量的参考坐标系中进行(例如汽车工程中的车辆坐标),要么在相对于CAD模型的选定表面区域优化拟合后生成的坐标系中进行。

WinWerth® BestFit 和ToleranceFit® 这两种拟合策略可以用一个二维截面的例子来很好地说明。在第一种情况下,测量点的位置是通过最小化与标称点的距离来优化的。由于在拟合过程中没有考虑到不同对象区域的公差,尽管可以通过移动坐标系来保持公差,但可能会检测到公差超限的情况。因此,这种方法只在有限的程度上适用于质量控制。

WinWerth® ToleranceFit® 的优化标准是使测量点和公差极限之间的距离尽可能大,或者,如果测量点在公差极限之外,则使公差超出部分尽可能小。根据BestFit 方法检测到的物体有故障(存在红色区域),但实际上没有故障,可以根据ToleranceFit® 方法归类为功能性的。像用量具一样检查轮廓。

测量结果反馈到生产中

为了将测量或计算的偏差纳入制造过程,可以用WinWerth® FormCorrect ,修改默认数据。为此,原始CAD模型和样品工件的测量数据之间的偏差被确定并反映在模型上。由此,测量软件生成一个修正的CAD模型,用这个模型可以补偿注塑工艺和3D打印的系统制造偏差。对于高分辨率的修正和内表面的修改,建议使用带有X射线计算机断层扫描的坐标测量机。使用2D-BestFit 软件也可以实现类似的程序。刀具修正既可用于新刀具的运行(成型磨削、成型铣削),也可用于线切割过程中修正定位偏差。

测量结果反馈到生产中
自动毛刺检测

自动毛刺检测

Werth的一项特殊能力是在测量过程中自动检测和测量毛刺或碎片。其结果是以彩色编码显示毛刺的偏差以及最大毛刺长度。偏差显示可以选择只显示毛刺长度超过公差极限的那些点。沿着整个毛刺的长度也可以通过分析标记用数字显示。例如,每隔0.5 mm就会设置一个标志,包含最大的局部毛刺长度。

 
评估点云

轻松评估来自光学传感器或计算机断层扫描的点云

如果没有CAD数据,操作员可以交互式地选择测量点。在WinWerth® ,用鼠标直接选择和自动分解成规则几何元素都是可能的。为此,从一个起点开始,周围自动添加更多的点,直到所选元素(如圆柱体)的形状偏差明显增加。这预示着元素的极限已经达到,过程已经完成。

使用三维CAD数据来定义测量序列是更有效的。通过简单地选择CAD元素,必要的测量点被自动选择。从选择CAD补丁开始,考虑到预定的边缘距离,选择被测物体的所有测量点,这些测量点可以在几何上分配给这个补丁。这将导致以最大的点数完整地获取相应元素的形状。

在实践中,在二维视图和剖面中定义图纸尺寸是很常见的。在评估断层扫描产生的测量数据时,也必须考虑到这一点。为此,可以在工件坐标系中定义平面,并与CAD名义数据和实际点云相交。WinWerth® ,自动提取代表名义数据和实际轮廓的轮廓线。评估用图像处理或探针扫描的轮廓的软件功能,同样用于评估以这种方式创建的切割轮廓的二维尺寸。

评估点云 - 轻松评估来自光学传感器或计算机断层扫描的点云
 
评估数量数据 - 检查材料结构和分析组装的装配体
评估数量数据

检查材料结构和分析组装的装配体

在WinWerth® ,还可以选择对体积数据进行材料分析的软件工具。体积数据的显示被整合到测量软件WinWerth® 的三维模块中。体积以代表材料密度的灰色数值的形式可视化。一般来说,随着密度的增加,体积显示得更亮。三个不同的视图可以并行使用,并单独淡入或淡出。可以显示整个体积,即所有的体素及其各自的灰色值。在 "ISO表面 "视图中,只显示具有选定灰度值的体素。在选择断面后也可以显示二维断面。所有的变体都可以在三维空间中旋转显示,因此可以从各个角度进行分析。CAD模型、体素体积和测量点云在同一坐标系中叠加显示。它们可以通过颜色和透明度的设置来愉快地可视化,并用于评估数据。整个工件可以被虚拟映射并逐一检查。

特殊的软件工具被用来自动识别被测物中的空洞或夹杂物。这些可以被检测出来,根据大小进行分类,并根据其类别分配进行计数。通过这种方式,可以进行带有公差的全自动评估。确定的故障也可以根据其大小以彩色编码的形式显示出来。例如,类似的软件工具也存在于裂缝检测方面。由纤维引起的材料不规则性也可以通过目测来检查。用同样的软件,也可以分析组装好的装配体。

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