Měřicí software WinWerth®

V praxi je často nutné "rychle" určit několik rozměrů výrobních dílů. Tuto činnost vykonávají i pracovníci, kteří se trvale nezabývají obsluhou souřadnicových měřicích strojů. Aby bylo možné v tomto prostředí efektivně pracovat, je provoz omezen na nejnutnější. "Inteligence" měřicího softwaru WinWerth® pak přebírá například přesné určení měřené plochy objektu, výběr měřeného geometrického prvku (např. přímka, kružnice, rohový bod) a také propojovací algoritmy pro určení geometrických vlastností, jako jsou vzdálenosti, úhly a průměry.

Programování měřicích sekvencí je podporováno příslušnými nástroji měřicího softwaru WinWerth®. Senzory se vybírají přímo v uživatelském rozhraní multisenzorového souřadnicového měřicího stroje. "Strom prvků" představuje plán kontroly, a tedy strukturu měřicího programu ve stromové struktuře. Zde jsou patrné vztahy mezi geometrickými vlastnostmi, geometrickými prvky a technologickými parametry, jako je typ snímače, nastavení osvětlení, rychlost snímání, vyhodnocovací algoritmus a platné zarovnání. Souběžně se stromem prvků se geometrické prvky a prvky s příslušnými výsledky měření zobrazují také v grafickém znázornění procesu měření a v číselném protokolu měření. Operace propojení s geometrickými prvky (průsečík, průsečíková čára) nebo geometrickými prvky (vzdálenost, kolmost) lze naprogramovat buď ve stromu prvků, nebo v grafickém zobrazení.

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 se sondami nebo měřit větší plochy pomocí 3D náplastí nebo konfokálních senzorů Werth automatickým umístěním jednotlivých měření vedle sebe ve vysokém rozlišení. 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 jednoho rozsahu snímání. 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). Odpadá tak 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.

Uživatelům, kteří nejsou vyškoleni v obsluze měřicích přístrojů, nabízí WinWerth® možnost jednoduše zvolit číslo dílu a spustit s ním automatickou programovou sekvenci. Alternativně lze tuto operaci provést naskenováním čárového kódu na výrobní objednávce. Funkce automatického řešení závad pomáhá například v případě, že díly nejsou správně vloženy.

Alternativně lze do skříně souřadnicových měřicích strojů TomoScope® integrovat systém pro výměnu obrobků (užitný model) bez dalších opatření na ochranu před zářením. Díky několika připraveným paletám je tak možné provádět měření přes noc a o víkendech.

Lze také integrovat automatické nakládání pomocí podávacích zařízení. Za tímto účelem lze měřící programy připravit na dálku na offline pracovištích. Obrobky jsou do bezpečnostního prostoru robota přiváděny vzduchovým uzávěrem. U obrobků, jako jsou ventilové bloky, pouzdra a odlitky, se téměř každou půlminutu zjišťují geometrické vlastnosti, provádí se porovnání nominálních/skutečných hodnot s mračnem měřicích bodů předlohy a obrobky se kontrolují, zda nemají vady, jako jsou otřepy. Výsledky měření lze stanovit pomocí paralelně pracujících vyhodnocovacích počítačů, které jsou spojeny do společného protokolu, a také pomocí výsledků měření propojených vícesenzorových zařízení.

Pro znázornění odchylek geometrie obrobku od jmenovitých hodnot je vhodné porovnání s daty CAD s barevným zobrazením odchylek v programu WinWerth®. Tento postup je naprosto nezbytný pro kontrolu volně tvarovaných povrchů. Při měření se oblasti zájmu objektu naskenují nebo zachytí jako mračno bodů. WinWerth® pak porovná naměřené hodnoty s modelem CAD. Výsledek je v každém případě dokumentován vektorovým nebo barevným znázorněním odchylek od modelu CAD. Toto vyhodnocení lze provést v rámci procesu měření na jednotce nebo v režimu offline na samostatné vyhodnocovací stanici. Barvy měřicích bodů znázorňují odchylku mezi cílovou a skutečnou hodnotou. Pro zahrnutí tolerancí dílů do zobrazení se provádí rozdělení do čtyř základních tříd:

• pozitivní v rámci tolerance
• negativní v rámci tolerance
• kladná vnější tolerance
• záporná vnější tolerance

Velikost odchylky je zobrazena barevně. Uživatel si případně může nastavit barevné kódování podle svého přání.

Aby bylo možné naměřené nebo vypočtené odchylky začlenit do výrobního procesu, lze výchozí údaje upravit pomocí programu WinWerth® FormCorrect. Za tímto účelem se určí odchylky mezi původním modelem CAD a naměřenými údaji vzorku obrobku, které se zrcadlí na modelu. Z toho měřicí software vygeneruje korigovaný model CAD, pomocí kterého lze kompenzovat systematické výrobní odchylky procesu vstřikování plastů a 3D tisku. Pro korekce s vysokým rozlišením a pro úpravu vnitřních povrchů se doporučuje používat souřadnicové měřicí stroje s rentgenovou počítačovou tomografií. Podobný postup je možný pomocí softwaru 2D-BestFit. Korekci nástroje lze použít jak při zavádění nových řezných nástrojů (broušení profilů, frézování tvarů), tak při erozi drátu ke korekci polohových odchylek.

Pokud nejsou k dispozici žádná data CAD, může obsluha vybrat měřicí body interaktivně. Ve WinWerth® je možný jak přímý výběr myší, tak automatický rozklad na prvky geometrie pravidel. Za tímto účelem se od počátečního bodu automaticky přidávají další body po celém obvodu, dokud se odchylka tvaru vybraného prvku (např. válce) znatelně nezvýší. To signalizuje, že bylo dosaženo limitů prvku a proces je ukončen.

Efektivnější je definovat měřicí sekvence pomocí 3D dat CAD. Jednoduchým výběrem prvků CAD se automaticky vyberou potřebné měřicí body. Od výběru políček CAD se vyberou všechny měřicí body měřeného objektu, které lze geometricky přiřadit k tomuto políčku, přičemž se zohlední předem definované vzdálenosti hran. Výsledkem je úplné získání tvaru příslušného prvku s maximálním počtem bodů.

V praxi je běžné definovat rozměry výkresů ve 2D pohledech a řezech. To je třeba vzít v úvahu i při vyhodnocování dat z měření provedených tomograficky. Za tímto účelem lze definovat roviny v souřadnicovém systému obrobku a protnout je jak s nominálními daty CAD, tak se skutečným mračnem bodů. WinWerth® automaticky extrahuje obrysy reprezentující nominální data a skutečné obrysy. Stejné softwarové funkce, které jsou k dispozici pro vyhodnocování kontur naskenovaných pomocí zpracování obrazu nebo sondy, se používají pro vyhodnocování 2D rozměrů v takto vytvořených řezných konturách.