Měřicí software WinWerth®

Pro složitější měřicí úlohy již výše popsaný postup nestačí. Obsluha tak může sama převzít část skutečně automatických procesů (nastavení okna, výběr prvku) a postupně se seznámit s podrobnějším řízením měřicích procesů. K tomu jsou měřicí body nebo skenovací stopy automaticky rozmístěny na měřených geometrických prvcích, např. jako kružnice, povrchové čáry, hvězdy nebo spirály, s ohledem na nezbytné obchozí trasy. Tímto způsobem se nejprve vytvoří kompletní sekvence měření včetně vyhodnocení offline pomocí modelu CAD nebo online s minimálním počtem bodů pro příslušný geometrický prvek. Měřicí body a snímací stopy lze následně přesouvat, mazat nebo přidávat pomocí myši nebo dialogu. Takto zadané sekvence měření lze uložit a v případě opakování vyvolat jako automatickou sekvenci.

TomoSim je první software pro měření souřadnic, který simuluje proces tomografie offline pomocí dat CAD nebo mračna bodů ve formátu STL. Realistická simulace zohledňující nastavené parametry CT umožňuje výpočet objemu včetně všech podstatných artefaktů. Například úvodní program kontroly vzorku lze vyučovat souběžně s výrobou prvního obrobku a prováděním dalších měření na jednotce pomocí měřicího softwaru WinWerth® na offline pracovišti. TomoSim tak umožňuje zrychlení procesu a zkrácení prostojů, např. pro přístroje TomoScope® ve vícesměnném provozu.

Kromě dokončené tvorby programu a kontroly proveditelnosti v době dokončení prvního obrobku umožňuje simulace procesu tomografie testování a optimalizaci parametrů CT. Pomocí simulovaného objemu lze odhalit významné artefakty, např. v důsledku zpevnění paprsku nebo příliš malého počtu kroků rotace, a v případě potřeby zvolit vhodnou korekci artefaktů. Novinkou je také kompletní offline programování objemových hodnocení, jako je detekce otřepů, analýza dutin, analýza pórovitosti, rozpoznávání textu, SurfaceScan Predefined nebo v objemových řezech.

Další výhodou modulu CAD integrovaného ve WinWerth® je, že informace CAD lze použít k polohování souřadnicového měřicího stroje. Společnost Werth byla pravděpodobně prvním výrobcem souřadnicových měřicích strojů, který tuto technologii představil již v polovině 90. let pod názvem CAD-Online®. Celou sekvenci měření lze řídit výběrem geometrických prvků na modelu CAD. Měřicí stroj se automaticky přesune do vygenerovaných měřicích pozic a měří pomocí vybraných senzorů.
 Tímto způsobem lze například automaticky zaznamenávat měřicí body jako mračna bodů pomocí sond nebo měřit větší plochy ve vysokém rozlišení pomocí 3D náplastí nebo konfokálních senzorů Werth automatickým umístěním jednotlivých měření vedle sebe. Technologické parametry, jako je nastavení osvětlení snímače pro zpracování obrazu, lze upravit přímou operací na měřicím zařízení s ohledem na interakci mezi osvětlením, měřeným objektem a zobrazovacím systémem. Kolizím se předchází automatickou úpravou pohybových sekvencí na základě geometrie obrobku a zařízení nebo snímače.

Mnoho systémů CAD nyní nabízí možnost integrace dat PMI (Product and Manufacturing Information). Výsledné datové sady CAD obsahují kromě popisu geometrie prvků CAD také rozměry zadané projektantem. Po výběru geometrických vlastností rozdělí měřicí software WinWerth® měřicí body nebo skenovací stopy na všechny geometrické prvky, které mají být spojeny pro nalezení řešení, a měřicí sekvence se vytvoří alespoň částečně automaticky. Bohužel vzhledem ke zvýšeným nárokům na tvorbu modelu CAD není toto řešení stále příliš rozšířené.

Má-li být kompletní měřicí sekvence generována zcela automaticky, musí být všechny potřebné parametry uloženy v datech PMI nebo automaticky určeny měřicím softwarem. Pokud jsou tyto požadavky splněny, lze ve WinWerth® plně automaticky generovat kompletní měřicí sekvence pro měření kovových nástrojů s úzkou tolerancí, například pro výrobu vstřikovacích forem pro kontaktní čočky. Měření se provádí pomocí multisenzorového souřadnicového měřicího stroje s využitím kombinace optických snímačů vzdálenosti se zpracováním obrazu a s pomocí automatické rotační/otáčecí osy obrobku.

Při zpracování obrysového obrazu se obraz zobrazuje jako dvourozměrný celek v rámci vyhodnocovacího okna. Obrysy jsou z tohoto obrazu extrahovány pomocí vhodných matematických algoritmů (operátorů). Každý obrazový bod obrysu odpovídá bodu měření. Měřící body jsou na sebe navlečeny jako šňůra perel. To umožňuje detekovat a odfiltrovat rušivé kontury způsobené povrchovými strukturami, výlomy a nečistotami během měření (obrysový filtr), aniž by se změnil tvar kontur. Pro praktické použití je důležité, aby bylo možné rozlišit několik obrysů v rámci rozsahu snímání a vybrat požadovaný. To umožňuje spolehlivou detekci hran i při velkých tolerancích a stabilní snímání v procházejícím světle. V dalším kroku moderní systémy interpolují souřadnice měřicích bodů v rámci pixelové sítě, a umožňují tak dosáhnout vyšší přesnosti.

Pomocí 2D zpracování obrysových snímků a souvisejících filtrů pro zpracování obrazu lze také provádět měření v libovolných částech objemu CT nebo mračna bodů. Díky tomu lze mimo jiné snadno měřit obrobky z více materiálů.

Excentrická tomografie umožňuje umístit obrobek kdekoli na otočném stole (patent). Tím odpadá nákladné a časově náročné vyrovnávání obrobku a zvyšuje se snadnost použití. Pomocí řezové tomografie nebo tomografie ROI (ROI: Region of Interest) se měří dílčí oblasti měřeného objektu s vysokým rozlišením, aniž by bylo nutné snímat celý měřený objekt, např. pomocí rastrové tomografie, a to zcela ve vysokém rozlišení, a tedy časově a paměťově náročně. Multi-ROI tomografie nabízí kombinaci výhod excentrické a řezové tomografie. V měřeném objektu lze také vybrat několik dílčích oblastí s vysokým rozlišením v libovolných pozicích.

Při tomografii v konvenčním režimu start-stop je rotační pohyb přerušen pro získání každého přenosového snímku, takže během expozice nedochází k rozmazání pohybu. Tomografie OnTheFly umožňuje ušetřit mrtvý čas pro polohování obrobku plynulým otáčením. Touto metodou lze na jedné straně výrazně zkrátit dobu měření při stejné kvalitě dat a na druhé straně lze při stejné době měření zlepšit kvalitu dat, a tím i nejistotu měření.

Uživatelské rozhraní WinWerth® Scout umožňuje rychlý a snadný přístup ke všem procesům měření ve firmě. Objednávky měření, které se stále zpracovávají, jsou uvedeny. Tam je vedle identifikačního čísla úlohy uveden aktuální stav, například "Úloha zahájena", "Tomografie", "Hmatové měření" nebo "Vyhodnocení". Dokončené úlohy jsou automaticky přesunuty do jiného seznamu a barevně označeny podle svého stavu: zelená barva znamená "v toleranci", žlutá barva znamená "limit zásahu" a červená barva znamená "mimo toleranci".

Pokud se měří několik obrobků současně, vytvoří se jedna nebo více skupin obrobků. Kliknete-li na měřicí úlohu v seznamu dokončených měření, otevře se další okno se seznamem všech měřených skupin obrobků nebo obrobků, jejichž stav je rovněž barevně označen.

Kliknutím na skupinu nebo obrobek v zobrazení seznamu se otevře 3D prohlížeč WinWerth®. U skupin obrobků se zobrazí přehled prvků obrobku. Obrobky se zobrazují jako koule, jejichž barva odráží stav obrobků. Kliknutím pravým tlačítkem myši na prvek obrobku, který vás zajímá, se otevře výběrový seznam s reprezentacemi výsledků pro příslušný obrobek.

V závislosti na úloze se výpočet nebo zobrazení výsledků měření provádí buď v referenčním souřadném systému, který byl předem změřen (např. např. souřadnice vozidla v automobilové technice), nebo v souřadném systému, který byl vytvořen optimálním přizpůsobením vybraných ploch vzhledem k modelu CAD.

Dvě strategie uložení WinWerth® BestFit a ToleranceFit® lze dobře ilustrovat na příkladu 2D řezu. V prvním případě se poloha měřených bodů optimalizuje minimalizací vzdáleností od jmenovitých bodů. Vzhledem k tomu, že při přizpůsobování nejsou brány v úvahu tolerance různých oblastí objektu, může dojít k překročení tolerance, ačkoli by tolerance mohla být zachována posunutím souřadnicového systému. Tato metoda je proto pro kontrolu kvality vhodná pouze v omezené míře.

Kritériem optimalizace u WinWerth® ToleranceFit® je udržet co největší vzdálenost mezi měřicím bodem a mezí tolerance, nebo pokud se měřicí bod nachází mimo mez tolerance, udržet co nejmenší překročení tolerance. Objekty, které byly podle metody BestFit® (přítomnost červených oblastí) detekovány jako vadné, ale ve skutečnosti nejsou vadné, mohou být podle metody ToleranceFit® klasifikovány jako funkční. Obrys se kontroluje jako u měřidla.

Zvláštní kompetencí společnosti Werth je automatická detekce a měření otřepů nebo třísek během procesu měření. Výsledkem je barevné zobrazení odchylky otřepu a maximální délky otřepu. Zobrazení odchylky volitelně zobrazuje pouze ty body, kde délka otřepu přesahuje toleranční meze. Délku otřepu podél celého otřepu lze také zobrazit číselně pomocí analytických značek. Například každých 0,5 mm se nastaví příznak, který obsahuje maximální délku místního otřepu.

WinWerth® také poskytuje výběr softwarových nástrojů pro analýzu materiálu na základě objemových dat. Vizualizace objemových dat je integrována do 3D modulu měřicího softwaru WinWerth®. Objem je vizualizován v podobě šedých hodnot, které představují hustotu materiálu. Obecně platí, že s rostoucí hustotou se objem zobrazuje jasněji. Tři různé pohledy lze používat souběžně a jednotlivě je ztmavovat nebo zeslabovat. Je možné zobrazit celý objem, tj. všechny voxely s příslušnou hodnotou šedé. V zobrazení "Povrch ISO" se zobrazí pouze voxely s vybranou hodnotou šedé. Po výběru roviny řezu lze zobrazit také 2D řezy. Všechny varianty jsou zobrazeny otočně ve třech rozměrech a lze je tak analyzovat ze všech stran. Model CAD, objem voxelů a mračno měřených bodů se zobrazují superponovaně ve stejném souřadnicovém systému.

Reprezentaci lze oříznout pomocí libovolně definovatelných rovin (roviny oříznutí). Data modelu a měření jsou skryta mimo roviny. Celý obrobek lze odebírat vrstvu po vrstvě a vizuálně kontrolovat, zda se v něm například nevyskytují díry po výfuku. Pomocí rovin ořezu lze kontrolovat materiál, vnitřní geometrii a jednotlivé součásti obrobků z více materiálů. Roviny výřezů i roviny řezů pro zobrazení a kontrolu 2D řezů lze pomocí myši přesouvat a otáčet ve třech rozměrech přímo v 3D grafice. Kliknutí myší na objem voxelu nyní generuje 3D body povrchu pro zarovnání, které je tak možné i bez předchozího výpočtu mračna měřicích bodů.

Pomocí funkce histogramu lze měnit průhlednost vybraných oblastí s hodnotami šedé a mapovat hodnoty šedé na barevnou stupnici. Změnou přenosové křivky v libovolných dílčích intervalech lze rozšířit hodnoty šedé nebo barevné oblasti a zvýšit tak kontrast. Přenosovou křivku lze nyní definovat jednou pro vzorový díl a poté ji uložit pro sériová měření podobných obrobků. Tím je zajištěno optimální zobrazení každého objemu voxelu pro rychlou kontrolu.