Meetsoftware WinWerth®

In de praktijk moeten vaak "snel" enkele afmetingen worden bepaald op productieonderdelen. Deze taak wordt ook uitgevoerd door werknemers die zich niet voortdurend bezighouden met de bediening van coördinatenmeetmachines. Om in deze omgeving doeltreffend te kunnen werken, wordt de operatie beperkt tot het hoogst noodzakelijke. De "intelligentie" van de meetsoftware WinWerth® neemt dan bv. de exacte bepaling van het te meten objectoppervlak, de selectie van het te meten geometrische element (bv. rechte lijn, cirkel, hoekpunt) en de koppelingsalgoritmen voor het bepalen van geometrische eigenschappen zoals afstanden, hoeken en diameters over.

Voor meer gecompliceerde meettaken kan de operator delen van de processen overnemen die feitelijk automatisch worden uitgevoerd (instellen van vensters, selecteren van element ) en zich stap voor stap vertrouwd maken met de meer gedetailleerde besturing van de meetprocessen. Ter ondersteuning worden meetpunten of scansporen automatisch verdeeld over de te meten geometrie-elementen, bijvoorbeeld als cirkels, generatrices, sterren of spiralen, rekening houdend met de benodigde traversepaden. De volledige meetvolgorde inclusief evaluatie wordt eerst offline aangemaakt met behulp van het CAD-model of online met het minimum aantal punten voor het betreffende geometrie-element. meetpunten en scansporen kunnen vervolgens worden verplaatst, verwijderd of toegevoegd met de muis of via een dialoog. Meetreeksen die op deze manier zijn gespecificeerd, kunnen worden opgeslagen en bij herhaling worden opgeroepen als automatische reeks.

TomoSim is de eerste software voor coördinatenmeting waarmee het tomografieproces offline kan worden gesimuleerd met behulp van CAD-gegevens of een puntenwolk in STL-formaat. De realistische simulatie, rekening houdend met de ingestelde CT-parameters, maakt het mogelijk om een volume te berekenen inclusief alle significante artefacten. Zo kan bijvoorbeeld een eerste monsterinspectieprogramma worden ingeleerd op een offline werkstation parallel aan de productie van het eerste werkstuk en het uitvoeren van andere metingen op machine met de meetsoftware WinWerth® . Hierdoor kan TomoSim het proces versnellen en stilstandtijd verminderen, bijvoorbeeld voor TomoScope® apparaten in meerploegendienst.

Naast een voltooide programma-aanmaak en haalbaarheidscontrole op tijd voor de voltooiing van het eerste werkstuk, maakt de simulatie van het tomografieproces het testen en optimaliseren van CT-parameters mogelijk. Met behulp van het gesimuleerde volume kunnen significante artefacten, bijvoorbeeld als gevolg van Straalverharding of te weinig rotatiestappen, worden gedetecteerd en kan, indien nodig, een geschikte artefactcorrectie worden geselecteerd. Een andere nieuwe functie is de volledige offline programmering van volume-gebaseerde analyses zoals braamdetectie, insluiting analyse, porositeitsanalyse, tekstherkenning, SurfaceScan Predefined of in volumedoorsneden.

Een andere voordeel van de CAD module geïntegreerd in WinWerth® is dat de CAD informatie gebruikt kan worden om de coördinaten meetmachine te positioneren. Werth was waarschijnlijk de eerste fabrikant van coördinaten meetmachines die deze technologie halverwege de jaren 90 introduceerde onder de naam CAD-Online®. De gehele meetvolgorde kan worden bestuurd door de geometrische kenmerken op het CAD model te selecteren. De meetmachine beweegt automatisch naar de gegenereerde meetposities en meet met de geselecteerde sensoren.
Op deze manier kunnen bijvoorbeeld tasters worden gebruikt om meetpunten automatisch vast te leggen als puntenwolken of kunnen grotere gebieden worden gemeten met de Werth 3D Patch of confocale sensoren door de individuele metingen automatisch aan elkaar te hechten in hoge resolutie. Technologieparameters zoals de belichtingsinstelling voor de beeldverwerkingssensor kunnen worden ingesteld door directe bediening op meetmachine, rekening houdend met de interactie tussen de belichting, meetobject en het beeldvormingssysteem. Botsingen worden vermeden door de bewegingssequenties automatisch aan te passen op basis van de geometrie van het werkstuk en het apparaat of de sensor.

Veel CAD-systemen bieden nu de mogelijkheid om PMI-gegevens (Product and Manufacturing Information) te integreren. Naast de geometrische beschrijving van de CAD-elementen bevatten de resulterende CAD-datarecords ook de afmetingen die door de ontwerper zijn gespecificeerd. Wanneer de geometrische eigenschappen worden geselecteerd, worden de meetsoftware WinWerth® meetpunten of scansporen gedistribueerd naar alle geometrie-elementen die gekoppeld moeten worden om een oplossing te vinden en wordt de meetvolgorde tenminste gedeeltelijk automatisch aangemaakt. Vanwege de hogere eisen bij het maken van het CAD-model is deze oplossing helaas nog steeds niet erg wijdverspreid.

Om de volledige meetvolgorde volledig automatisch te genereren, moeten alle benodigde parameters opgeslagen zijn in de PMI-gegevens of automatisch bepaald worden door de meetsoftware. Als aan deze eisen wordt voldaan, kunnen de volledige meetreeksen voor meting van metalen gereedschappen met nauwe toleranties voor de productie van bijvoorbeeld spuitgietmatrijzen voor contactlenzen volledig automatisch worden aangemaakt in WinWerth®. De meting wordt uitgevoerd met een multisensor coördinaten meetmachine die gebruikmaakt van een combinatie van optische afstandssensoren met beeldverwerking en met behulp van een automatische draai-/zwenkas voor het werkstuk.

Contouren die groter zijn dan de gezichtsveld van de betreffende lens kunnen als geheel worden vastgelegd met behulp van automatische contourtracking in combinatie met de CNC-assen van de coördinatenmeetmachine (contourscannen). Deze scanmethode is zeer geschikt voor het controleren van een klein aantal relatief grote contouren, bijvoorbeeld op ponsgereedschappen.
Een andere methode voor het scannen van grotere gebieden van het werkstuk vastleggen is "HD raster scannen" (gepatenteerd). Hierbij legt de beeldverwerkingssensor beelden van het werkstuk vast met hoge frequentie tijdens de beweging. Deze worden door resampling over elkaar gelegd om een totaalbeeld te vormen met maximaal 20.000 megapixels resolutie. Op deze manier worden bijvoorbeeld 100.000 klein boorgaten op grote vezelkoppelingen gemeten in slechts 35 minutenb in plaats van 7 uur. De nauwkeurigheid wordt ook verhoogd door meting zelfs grote gebieden met een hoge vergroting te meten en het gemiddelde te nemen over meerdere beelden, wat de signaal-ruisverhouding verbetert. Het proces kan worden aangepast aan de eisen van de meettaak.
Bij Rasterscanning HD P resulteert beeldacquisitie alleen op gebieden die van belang zijn met behulp van een vooraf ingesteld pad in een verdere vermindering van de meettijd en het gegevensvolume vergeleken met rechthoekige rastering van het gehele werkstuk met Rasterscanning HD N. Op apparaten met roterende as maakt HD Rotary raster scannen beeldacquisitie mogelijk tijdens rotatie met metingen op het "afgewikkelde" totaalbeeld laterale oppervlak van rotatiesymmetrische werkstukken.

Met de 2D-verwerking van contourbeelden en de bijbehorende beeldverwerkingsfilters kunnen ook metingen worden uitgevoerd in elk deel van het CT-volume of puntenwolk. Dit maakt het onder andere bijzonder eenvoudig om meting werkstukken van verschillende materialen te meten. Naast vlakke doorsneden zijn ook cilindrische CT-volumedoorsneden mogelijk voor procesbetrouwbare metingen met de Volumedoorsnede Sensor of inspectie met WinWerth® VolumeCheck . Het grondvlak van de cilinder is niet beperkt tot cirkels en kan elke vorm aannemen. Hierdoor wordt zowel een 3D-aanzicht van het snijvlak als het uitgerolde 2D laterale oppervlak van de gesneden cilinder weergegeven.

Met de Excentrische Tomografie kan het werkstuk overal op de draaitafel gepositioneerd worden (gepatenteerd). Er is geen complexe en tijdrovende uitlijning van het werkstuk nodig, wat het gebruiksgemak verhoogt. Sectionele tomografie of ROI-tomografiescan (ROI: Region of Interest) wordt gebruikt om deelgebieden van het meetobject te meten met een hoge resolutie resolutie zonder dat de hele meetobject bijvoorbeeld met Raster Tomografie moet worden gemeten op een volledig hoge-resolutie en dus tijdrovende en geheugenintensieve manier vastleggen. Multi-ROItomografiescan biedt een combinatie van de voordelen van excentrische en sectionele tomografie. Er kunnen ook meerdere deelgebieden met hoge resolutie worden geselecteerd op elke positie in het meetobject.

Bij röntgentomografie meting van metaal-kunststof componenten zoals geassembleerde connectoren, bijvoorbeeld, veroorzaken de metalen pinnen vaak artefacten door Straalverharding en verstrooide straling, die metingen aan de kunststof behuizing bemoeilijken. Op Dual-Spectra Tomografie combineert meetsoftware twee CT-metingen bij verschillende kathodespanningen in één volume. De stralingsspectra zijn afgestemd op de twee materialen. De overeenkomstige vermindering van artefacten in het volume vermindert de meetonzekerheid bij het bepalen van maaten tussen de verschillende materialen. Hiervoor gebruikt de WinWerth® MultiMaterialScan het gepatenteerde subvoxellingproces om automatisch afzonderlijke STL-puntenwolken te berekenen voor elk materiaal uit de CT-volumedata, zelfs voor verschillende metalen onderdelen.

Voor gebruikers die niet getraind zijn in het bedienen van meettoestellen, biedt WinWerth® de optie om eenvoudig het onderdeelnummer te selecteren en daarmee een automatische programmasequentie te starten. Dit kan ook door het scannen van een barcode op de productieorder. Automatische foutafhandeling helpt bijvoorbeeld als onderdelen niet correct zijn geplaatst.

Als alternatief kan een werkstukwisselsysteem geïntegreerd worden in de behuizing van de TomoScope® coördinatenmeetmachines zonder verdere voorzorgsmaatregelen voor stralingsbescherming. Met meerdere volgeladen pallets kunnen 's nachts en in het weekend metingen worden uitgevoerd.

Een automatische voeding kan ook worden geïntegreerd met behulp van invoerapparaten. Hiervoor kunnen de meetprogramma's op afstand worden voorbereid op offline werkstations. De werkstukken worden via een luchtsluis ingevoerd in de veiligheidszone van de robot. Voor werkstukken zoals ventielblokken, behuizingen en gietstukken worden de geometrische eigenschappen bijna elke halve minuut bepaald, wordt een vergelijking nominaal-werkelijk uitgevoerd met de meetpuntenwolk van een masteronderdeel en worden de werkstukken gecontroleerd op defecten zoals bramen. De meetresultaten kunnen worden bepaald met behulp van parallelle evaluatiecomputers en worden samengevat in een gemeenschappelijk protocol, inclusief de meetresultaten van gekoppelde multi-sensorapparaten.

Om de afwijking van de werkstukgeometrie ten opzichte van de doelwaarden te illustreren, is een vergelijking met de CAD-gegevens met een kleurgecodeerde weergave van de afwijkingen in WinWerth® geschikt. Deze procedure is essentieel voor het controleren van vrije-vorm oppervlakken. Voor meting worden de interessegebieden van het object gescand of vastgelegd als puntenwolk. Vervolgens vergelijkt WinWerth® de gemeten waarden met het CAD-model. Het resultaat wordt gedocumenteerd door een vectoriële of kleurgecodeerde weergave van de afwijkingen ten opzichte van het CAD-model. Deze evaluatie kan worden uitgevoerd als onderdeel van het meetproces op machine of in offline modus op een apart evaluatiestation. De kleuren van meetpunten illustreren de afwijking tussen doel- en werkelijke waarden. Om de onderdeeltoleranties in de visualisatie op te nemen, zijn ze onderverdeeld in vier basisklassen:

• positief binnen tolerantie
• negatief binnen tolerantie
• positieve buitentolerantie
• negatieve buitentolerantie

De hoeveelheid afwijking wordt weergegeven in kleurcode. De gebruiker kan de kleurcodering ook naar wens configureren.

Om de gemeten of berekende afwijkingen in het productieproces op te nemen, kunnen de specificatiegegevens grotendeels automatisch worden aangepast met WinWerth® FormCorrect . Hiervoor worden de afwijkingen tussen het originele CAD-model en de gemeten gegevens van een proefstuk bepaald en gespiegeld op het model. Hieruit genereert meetsoftware een gecorrigeerd CAD-model dat kan worden gebruikt om systematische productieafwijkingen in het kunststof spuitgietproces en 3D-printen te compenseren. In tegenstelling tot conventionele reverse engineering is de toepassing aanzienlijk vereenvoudigd. Door de hoge precisie is er vaak maar één correctielus nodig, wat betekent dat de kosten van het ontwikkelingsproces aanzienlijk kunnen worden verlaagd. Voor correcties met hoge resolutie en voor het wijzigen van interne oppervlakken wordt het gebruik van coördinatenmeetmachines met Röntgen computertomografie aanbevolen. Een vergelijkbare procedure is mogelijk met de 2D-softwareBestFit. De gereedschap correctie kan zowel gebruikt worden bij het inlopen van nieuwe snijgereedschappen (profielslijpen, vormfrezen) als tijdens draadvonken om positioneringsafwijkingen te corrigeren.

Als er geen CAD-gegevens beschikbaar zijn, kan de gebruiker de meetpunten interactief selecteren. In WinWerth® is zowel directe selectie met de muis als automatische decompositie in standaard geometrie-elementen mogelijk. Uitgaande van een startpunt worden er automatisch meer punten omheen toegevoegd totdat de vormafwijking van het geselecteerde element (bijvoorbeeld cilinder) merkbaar toeneemt. Dit geeft aan dat de limieten van het element zijn bereikt en het proces is voltooid.

Het is effectiever om de meetreeksen te definiëren met behulp van 3D CAD-gegevens. Door simpelweg CAD-elementen te selecteren, worden automatisch de benodigde meetpunten geselecteerd (patent). Op basis van de selectie van CAD-patches worden alle meetpunten van het gemeten object geselecteerd die geometrisch aan deze patch kunnen worden toegewezen, rekening houdend met de gespecificeerde randafstanden. Dit resulteert in een volledige registratie van de vorm van het corresponderende element met het maximale aantal punten.

In de praktijk is het gebruikelijk om tekenafmetingen te definiëren in 2D aanzichten en doorsneden. Hiermee moet ook rekening worden gehouden bij de analyse van tomografisch gegenereerde gemeten gegevens. Hiervoor kunnen vlakken worden gedefinieerd in het coördinatensysteem van het werkstuk en worden doorsneden met zowel de CAD doelgegevens als de werkelijke puntenwolk. WinWerth® haalt automatisch contouren eruit die de doelgegevens en de werkelijke contouren weergeven. Dezelfde softwarefuncties die beschikbaar zijn voor het analyseren van contouren die zijn gescand met beeldverwerking of taster worden gebruikt om de 2Dmaate evalueren in snijcontouren die op deze manier zijn gemaakt.