Meet software WinWerth®

Voor ingewikkelder meettaken volstaat de hierboven beschreven procedure niet meer. De operator kan dus delen van de eigenlijk automatische processen (venster instellen, element selecteren) zelf overnemen en zich geleidelijk vertrouwd maken met de meer gedetailleerde besturing van de meetprocessen. Ter ondersteuning hiervan worden meetpunten of scansporen automatisch verdeeld over de te meten geometrie-elementen, bijvoorbeeld als cirkels, oppervlaktelijnen, sterren of spiralen, waarbij rekening wordt gehouden met de noodzakelijke omleidingsroutes. Op deze manier wordt de volledige meetreeks inclusief evaluatie eerst offline gemaakt met behulp van het CAD-model of online met het minimum aantal punten voor het respectieve geometrie-element. Meetpunten en scansporen kunnen achteraf worden verplaatst, gewist of toegevoegd met de muis of via een dialoog. Zo gespecificeerde meetreeksen kunnen worden opgeslagen en bij herhaling als automatische reeks worden opgeroepen.

TomoSim is de eerste coördinatenmeetsoftware om het tomografieproces offline te simuleren met behulp van CAD-gegevens of een puntenwolk in STL-formaat. De realistische simulatie, rekening houdend met de vastgestelde CT-parameters, maakt het mogelijk een volume te berekenen dat alle essentiële artefacten omvat. Zo kan bijvoorbeeld parallel aan de productie van het eerste werkstuk en de uitvoering van andere metingen op het apparaat met de meetsoftware WinWerth® op een offline werkstation een eerste programma voor monsterinspectie worden aangeleerd. TomoSim maakt dus een procesversnelling en een vermindering van de stilstandtijden mogelijk, bijvoorbeeld voor TomoScope®-apparaten in meerploegendienst.

De simulatie van het tomografieproces maakt het niet alleen mogelijk om tijdig voor de voltooiing van het eerste werkstuk een programma te maken en de haalbaarheid te controleren, maar ook om de CT-parameters te testen en te optimaliseren. Met behulp van het gesimuleerde volume kunnen significante artefacten, bijvoorbeeld als gevolg van bundelverharding of te weinig rotatiestappen, worden opgespoord en kan zo nodig een passende artefactcorrectie worden gekozen. Ook nieuw is de volledige offline programmering van volumegebaseerde evaluaties zoals braamdetectie, leegteanalyse, porositeitsanalyse, tekstherkenning, SurfaceScan Predefined of in volume secties.

Een ander voordeel van de in WinWerth® geïntegreerde CAD-module is dat de CAD-informatie kan worden gebruikt voor het positioneren van de coördinatenmeetmachine. Werth was waarschijnlijk de eerste fabrikant van coördinaten meetmachines die deze technologie al midden jaren negentig introduceerde onder de term CAD-Online®. De hele meetprocedure 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 meetpunten bijvoorbeeld automatisch als puntenwolken met tasters worden vastgelegd of kunnen grotere oppervlakken met de Werth 3D-patch of confocale sensoren in hoge resolutie worden gemeten door de afzonderlijke metingen automatisch naast elkaar te plaatsen. Technologieparameters zoals de verlichtingsinstelling voor de beeldverwerkingssensor kunnen worden aangepast door rechtstreekse bediening op het meetapparaat, rekening houdend met de interactie tussen verlichting, meetobject en 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 geometriebeschrijving van de CAD-elementen bevatten de resulterende CAD-datasets ook de door de ontwerper opgegeven afmetingen. Wanneer de geometrische eigenschappen zijn geselecteerd, verdeelt de meetsoftware WinWerth® meetpunten of scansporen op alle geometrische elementen die moeten worden gekoppeld om de oplossing te vinden, en wordt de meetreeks ten minste gedeeltelijk automatisch gecreëerd. Helaas is deze oplossing nog steeds niet erg wijdverbreid vanwege de hogere eisen voor het maken van het CAD-model.

Indien de volledige meetreeks volledig automatisch moet worden gegenereerd, moeten alle noodzakelijke parameters in de PMI-gegevens worden opgeslagen of automatisch door de meetsoftware worden bepaald. Als aan deze voorwaarden is voldaan, kunnen de volledige meetreeksen voor het meten van metalen gereedschappen met nauwe toleranties voor de productie van spuitgietmatrijzen voor bijvoorbeeld contactlenzen, volledig automatisch worden gegenereerd in WinWerth®. De meting wordt uitgevoerd met een multi-sensor coördinaten meetmachine die gebruik maakt van een combinatie van optische afstandssensoren met beeldverwerking en met behulp van een automatische draai-/zwenkas voor het werkstuk.

Bij contourbeeldverwerking wordt het beeld bekeken als een tweedimensionaal geheel binnen een evaluatievenster. Uit dit beeld worden contouren geëxtraheerd met behulp van geschikte wiskundige algoritmen (operatoren). Elk beeldpunt van een contour komt overeen met een meetpunt. De meetpunten rijgen zich aaneen als een parelsnoer. Dit maakt het mogelijk storende contouren veroorzaakt door oppervlaktestructuren, uitbrekers en vuil tijdens de meting te detecteren en uit te filteren (contourfilter) zonder de vorm van de contouren te veranderen. Voor praktisch gebruik is het belangrijk dat binnen een vangstbereik verschillende contouren kunnen worden onderscheiden en de gewenste kan worden geselecteerd. Dit maakt betrouwbare randdetectie mogelijk, zelfs bij grote toleranties, en stabiel scannen bij doorvallend licht. In een volgende stap interpoleren moderne systemen de coördinaten van de meetpunten binnen het pixelraster en maken zo hogere nauwkeurigheden mogelijk.

Met 2D-contourbeeldverwerking en de bijbehorende beeldverwerkingsfilters kunnen ook metingen worden verricht in willekeurige delen van het CT-volume of de puntenwolk. Dit maakt het onder andere bijzonder gemakkelijk om werkstukken van verschillende materialen te meten.

Bij excentrische tomografie kan het werkstuk overal op de draaitafel worden geplaatst (octrooi). Hierdoor is kostbare en tijdrovende uitlijning van het werkstuk niet meer nodig en neemt het gebruiksgemak toe. Met behulp van sectietomografie of ROI-tomografie (ROI: Region of Interest) worden deelgebieden van het te meten object met hoge resolutie gemeten, zonder dat het gehele te meten object, bijvoorbeeld met rastertomografie, met een volledig hoge resolutie en dus tijdrovend en geheugenintensief moet worden vastgelegd. Multi-ROI tomografie biedt een combinatie van de voordelen van excentrische en sectietomografie. Op willekeurige plaatsen in het te meten object kunnen ook verschillende deelgebieden worden geselecteerd die in hoge mate moeten worden opgelost.

Bij tomografie in de conventionele start-stop modus wordt de draaiende beweging onderbroken voor de opname van elk transmissiebeeld, zodat er geen bewegingsonscherpte optreedt tijdens de belichting. OnTheFly tomografie maakt het mogelijk dode tijd te besparen voor het positioneren van het werkstuk door continue rotatie. Met deze methode kan enerzijds de meettijd sterk worden verkort met dezelfde gegevenskwaliteit, en anderzijds de gegevenskwaliteit en dus de meetonzekerheid worden verbeterd met dezelfde meettijd.

De gebruikersinterface WinWerth® Scout biedt snelle en eenvoudige toegang tot alle meetprocessen in het bedrijf. Meetopdrachten die nog in behandeling zijn worden vermeld. Naast het identificatienummer van de opdracht wordt de huidige status getoond, zoals "opdracht gestart", "tomografie", "tactiele meting" of "evaluatie". Voltooide opdrachten worden automatisch verplaatst naar een andere lijst en krijgen een kleurcode volgens hun status: groen voor "binnen tolerantie", geel voor "interventielimiet" en rood voor "buiten tolerantie".

Als meerdere werkstukken tegelijk worden gemeten, worden één of meer werkstukgroepen gemaakt. Als u op een meetopdracht in de lijst van voltooide metingen klikt, wordt een ander venster geopend met een lijst van alle gemeten werkstukgroepen of werkstukken waarvan de status ook met kleuren is gecodeerd.

Door te klikken op de groep of het werkstuk in de lijstweergave wordt de WinWerth® 3D viewer geopend. Voor werkstukgroepen verschijnt een overzichtsweergave van de werkstukelementen. De werkstukelementen worden weergegeven als bollen waarvan de kleur de status van de werkstukken weergeeft. Door rechts te klikken op het gewenste werkstukelement wordt een selectielijst geopend met de resultaatweergaven voor het betreffende werkstuk.

Afhankelijk van de taak wordt de berekening of weergave van de meetresultaten uitgevoerd in een vooraf gemeten referentiecoördinatensysteem (b.v. b.v. voertuigcoördinaten in de autotechniek), of in een coördinatensysteem dat is gegenereerd door het optimaal inpassen van geselecteerde oppervlakken ten opzichte van het CAD-model.

De twee aanpassingsstrategieën WinWerth® BestFit en ToleranceFit® kunnen goed worden geïllustreerd aan de hand van het voorbeeld van een 2D doorsnede. In het eerste geval wordt de positie van de gemeten punten geoptimaliseerd door de afstanden tot de nominale punten te minimaliseren. Aangezien bij de aanpassing geen rekening wordt gehouden met toleranties van verschillende objectgebieden, kunnen tolerantieoverschrijdingen worden geconstateerd, hoewel de tolerantie kan worden gehandhaafd door het coördinatensysteem te verschuiven. Deze methode is derhalve slechts in beperkte mate geschikt voor kwaliteitscontrole.

Het optimalisatiecriterium op WinWerth® ToleranceFit® is de afstand tussen het meetpunt en de tolerantiegrens zo groot mogelijk te houden of, indien het meetpunt zich buiten de tolerantiegrens bevindt, de tolerantieoverschrijding zo klein mogelijk te houden. Objecten die volgens de methode BestFit als defect worden gedetecteerd (rode gebieden aanwezig), maar die niet werkelijk defect zijn, kunnen volgens de methode ToleranceFit® als functioneel worden geclassificeerd. De contour wordt gecontroleerd zoals met een meter.

Een bijzondere competentie van Werth is de automatische detectie en meting van bramen of spanen tijdens het meetproces. Het resultaat is een kleurgecodeerde afwijking van de braam en de maximale braamlengte. De afwijkingsweergave toont optioneel alleen de punten waar de braamlengte de tolerantiegrenzen overschrijdt. De braamlengte langs de gehele braam kan ook numeriek worden weergegeven via analysemarkers. Zo wordt bijvoorbeeld elke 0,5 mm een vlag gezet die de maximale lokale braamlengte bevat.

Op WinWerth® is ook een selectie van softwarehulpmiddelen voor materiaalanalyse op de volumegegevens beschikbaar. De weergave van de volumegegevens is geïntegreerd in de 3D-module van de meetsoftware WinWerth®. Het volume wordt gevisualiseerd in de vorm van grijze waarden die de dichtheid van het materiaal weergeven. In het algemeen wordt het volume helderder weergegeven naarmate de dichtheid toeneemt. Drie verschillende weergaven kunnen parallel worden gebruikt en afzonderlijk worden in- of uitgefade. Het is mogelijk het gehele volume weer te geven, d.w.z. alle voxels met hun respectieve grijswaarde. In de "ISO-oppervlak"-weergave worden alleen voxels met de geselecteerde grijswaarde weergegeven. 2D doorsneden kunnen ook worden weergegeven na selectie van het doorsnedevlak. Alle varianten zijn driedimensionaal draaibaar en dus van alle kanten te analyseren. CAD-model, voxelvolume en meetpuntenwolk worden boven elkaar weergegeven in hetzelfde coördinatensysteem.

De weergave kan worden geknipt via willekeurig te definiëren vlakken (knipvlakken). Model- en meetgegevens zijn verborgen achter de vlakken. Het volledige werkstuk kan laag voor laag worden verwijderd en visueel worden gecontroleerd op bijvoorbeeld blaasgaten. Met behulp van de knipvlakken kunnen materiaal, interne geometrieën en afzonderlijke componenten van multimateriaal werkstukken worden geïnspecteerd. Zowel de knipvlakken als de sectievlakken voor de weergave en inspectie van 2D-doorsneden kunnen met de muis in drie dimensies rechtstreeks in de 3D-grafiek worden verplaatst en geroteerd. Muisklikken op het voxelvolume genereren nu 3D-oppervlaktepunten voor uitlijning, wat dus ook mogelijk is zonder voorafgaande berekening van de meetpuntenwolk.

Met behulp van de histogramfunctie kan de transparantie voor geselecteerde grijswaardengebieden worden gevarieerd en kunnen de grijswaarden in kaart worden gebracht op een kleurenschaal. Door de overdrachtscurve in willekeurige gedeelten te variëren, kunnen grijswaarden of kleurvlakken worden gespreid om het contrast te verhogen. De overdrachtscurve kan nu eenmalig worden gedefinieerd voor een proefstuk en vervolgens worden opgeslagen voor seriemetingen van soortgelijke werkstukken. Dit zorgt voor een optimale weergave van elk voxelvolume voor een snelle inspectie.