集成测量技术加速生产流程

作者:REINHOLD SCHÄFER 文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2013-08-21
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从测量技术的观点出发,在今天,几乎所有的东西都是可以进行测量的.但是当其需要100%的快速测量时,那就必须加速其测量程序,不管是提高扫描速度,改变测量程序,还是将集成测量技术引进到实际生产之中.

使用机器人将元件自动安装到Volumax计算机断层扫描仪上进行测量。

从测量技术的观点出发,在今天,几乎所有的东西都是可以进行测量的。但是当其需要100%的快速测量时,那就必须加速其测量程序,不管是提高扫描速度、改变测量程序,还是将集成测量技术引进到实际生产之中。

“从微型齿轮到重达数吨的机车齿轮,在今天,几乎所有的东西都是可以进行测量的。”Carl Zeiss工业测量技术公司的路线图生产测量技术部VDI/VDE工作组组长兼Visual Systems & Partner视频系统合作部主任Dietrich博士说,“即使是从外界无法接近的结构件,今天凭借计算机技术的帮助也可进行测量。”然而,在产品检验中,测量技术的应用最终与客户付出的成本多少有很大的关系。因此,在生产过程中,如何执行测量技术的成本效益是非常重要的。“除了测量技术的购置费用和运行成本之外,测量的时间也起着重要的作用,因为它也是构成成本费用的重要因素之一。”

图1 Dietrich Imkamp博士是Zeiss公司视频系统合作部主任,他说:“即使是从外界无法接近的结构件,今天凭借计算机技术的帮助,也可进行测量。”

在100%的检验过程中测量可能成为其中的瓶颈问题

“与安全性相关的产品,通常必须进行100%检查,因此测量技术可能会成为其中的瓶颈问题。”Imkamp先生说,“作为一个规则,特别是因为只有一种测量装置可以用于加工机床的一系列测量,因此越来越多的矛盾开始集中在测量速度问题上。”根据2011年5月所做的一项研究,VDI/VDE测量和自动化协会(GMA)已经发现,在各行各业中,测量速度是对测量技术最重要的未来需求之一。因此,Zeiss IMT公司将加速测量工艺作为其重点工作。“在生产过程中,加速测量技术有两种方法。”Imkamp先生解释说,“要么是将测量技术纳入到生产流程之中,要么是加速测量程序本身。”例如,在接触式测量过程中,通过提高扫描速度,或通过光学测量程序就可以达到后者的目的。

图2 Phoenix凤凰牌图像处理传感器可检测复杂几何形状的元件和变化多端的材料表面。

采用来自Carl Zeiss公司的导航技术,不但可以提高接触式传感器扫描工件表面的速度,而且通过有效的横移运动策略,可以减少总体测量时间。除此之外,使用旋转工作台作为测量单元的一个部分,也可以节约测量时间。只要使用单一的一个传感器,就可以对工件的各个面进行测量,因而不存在更换传感器的问题。

例如,用于快速光学测量程序的有LineScan激光扫描三角传感器或ViScan摄像扫描传感器。这些传感器是通过以下的实际情况区分的:与接触式传感器相比,它们可以同时测评更多的测量点,因为它们在一个传感器位置上(激光线扫描或在摄像机图像中轮廓扫描),可以同时对几个点进行测评,而且由于采用非接触式传感器原理,它们可以在工件表面上更快速地运动。然而,它们对周围环境和工件表面上的光学变化反应是非常敏感的。

图3 Heidenhain公司将在EMO欧洲国际机床展览会上展出Acanto系列的测量传感器,其测量长度可达30mm。

在线测量 快速反应

加速质量检查的第二种方法是在线测量,这意味着测量是在接近生产或纳入生产的过程中进行的。购置测量装置的企业,务必购置足够坚固耐用的测量设备,以便在生产车间内使用,这样做的结果首先可以节省将工件运往质量检测室的时间。其次,他们可以迅速地对测量的结果做出反应,甚至达到停机生产的程度。“我们的坐标测量装置是在接近生产地的车间中使用的,享有很高的声誉。”Imkamp先生报告说。因此,Zeiss公司正在不断地扩大其测量仪器的系列产品,用于生产现场环境之中。

用于生产现场环境中的计算机断层扫描仪

最近,Zeiss公司甚至推出了一款适用于生产现场环境的计算机断层扫描仪。由于其采集数据的时间较短,对环境温度变化的反应灵敏度相对较低,因此,Volumax计算机断层扫描仪特别适合在生产车间中对元件进行直接检测。每个工件所需的检测时间为10~50s,这取决于不同的元件,是否采用手工装卸还是机器人装卸。如果用户同时将很多元件安装在检测设备上,例如采用带有100个气囊传感器的托盘,该检测“周期时间”甚至可以降低到每个零件只需1s以下的检测时间。“因此,今天的计算机断层扫描仪,已具有足够快的速度来满足现代生产系统的检测周期时间。”Imkamp先生解释说。

图4 Wenzel集团首席执行官Frank Wenzel先生信服地说:“借助于光学解决方案,可加速生产中测试标准的检查。”

测量传感器提供的测量长度可达50mm

Heidenhain 公司将在EMO欧洲国际机床展览会上展出Acanto系列的测量传感器,其测量长度可达30mm。这类测量传感器是通过它们的绝对位置值生成加以区别的,适合在接近生产现场的测量技术使用,也适合多点测量工位和自动测试单元的使用。绝对层次的光学传感器基本原理是无需横移参考标记,从而可以确保全部测量长度上的高精度测量。为了能够在接近生产现场的测量技术中使用,Acanto测量仪具有IP 67的保护等级。插入式电缆连接线,简化了测量传感器与客户环境的连接程序;不同的电缆线长度,为客户的实际应用提供了组合连接的便利性。 Heidenhain公司的Endat 2.2接口,有别于绝对测量装置,该公司声称,它可提供舒适的检测环境和提供诊断的可能性,可加快该装置的调试速度和提高周期检测速度。在调试过程中,设备的数据可通过Endat 2.2接口调取。我们听说,在操作过程中,允许通过评价数字,对有关增量和绝对跟踪的质量进行一个诊断。此外,在测量传感器存储器中,可以获得特定的 OEM信息。显然,套筒中的滑动轴承技术允许测量传感器以较低的磨损量和摩擦力进行操作。

图像处理传感器可检测几何形状复杂的元件和表面

“借助于光学解决方案,可加速生产中测试标准的检查。”Wiesthal市的Wenzel集团首席执行官Frank Wenzel先生信服地说,“为此,我们开发了新的Phoenix凤凰牌条形灯保护和图像处理传感器,它可检测几何形状复杂的元件和变化多端的材料表面。”由于光学测量技术的周期时间较短,据说,将其全面地直接纳入到生产工艺中使用是完全可能的。

“Phoenix凤凰牌传感器可以与接触式传感器自动交换使用,这样,在一个单一和包含自身的测量工艺中,可扩大其应用范围。”Wenzel先生报告说。按照Wenzel先生的说法,其测量结果可实时显示,并被传送到目前的生产工艺之中。我们听说,这种直接的可视化工艺又能够对工艺的优化进行快速和直接的干预。Phoenix凤凰牌光学传感器将在EMO欧洲国际机床展览会上展出。

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