GOM探针技术在铸造领域的运用

ATOS光学三维扫描仪表面测量系统被广泛运用于铸造行业中的砂芯,图案和铸造件表面分析。GOM在线触觉探测作为附加系统为ATOS系统提供了理想的光学自由曲面的三维测量。接触式探针除了可在线对光线被遮蔽的产品表面进行测量外,还可以现场快速探测检查相关位置的尺寸质量状况。

在铸造应用的ATOS三维扫描仪相比传统的测量技术拥有更多的优点。快速准确的ATOS的技术保证对快速完整验证量测对象的复杂的表面,而不是仅仅收集几点来构建大片的未知区域(图1)。基于三角测量原理的ATOS三维扫描仪使用两个相机(图2)记录投射到扫描对象上不同相位的光栅影像。电脑自动计算出三维坐标,对于摄像头扫描扫描表面上的每个像素都具有很高的精度和分辨率。每一次测量大约需要1-2秒,并使用预先施加参照在同一个对象上的参考点自动拼接。在测量过程中的软件在线检查系统校准,运动传感器或可能影响测量的任何环境变化。


Fig1:使用ATOS系统测量型芯

ATOS 3D光学数字化扫描仪可以移动,并且可以简单地被运输到铸造厂,模具制造车间.这样对于沉重的模具工件来说,就可以很容易的检查其质量状况 。基于其强大的设计,传感器头是可以在苛刻和恶劣的生产环境下正常工作。作为一种非接触式光学测量设备,ATOS也适用于检查精密铸造过程(图3)前砂芯。测量体积可以很容易地适应于特定的测量任务、仅需几分钟便可换镜头组的测量体积。这种灵活性, 让ATOS系统能够测量各种尺寸的物体,从掐丝注塑部件到完整的飞机。自动转盘,机器人或多个轴的运动单元均可与ATOS系统进行搭配用于自动测量大批量的检测产品(图2 ) 。ATOS光学三维测量系统在铸造领域的应用相比传统的测量技术具有更大的优势。ATOS技术可以保证完整快速的验证被测对象的复杂表面,而不是在大片区域上仅仅收集几点(图1) 。基于三角测量原理的ATOS三维扫描仪使用两个相机来记录投射在被测对象上不同相位的光栅条纹(图2)。再由电脑自动计算出三维坐标,每个被测表面都具有很高的精度和分辨率。每一次测量大约需要1-2秒,并自动转换到使用预先粘贴的参照点形成的坐标系统内。在测量过程中的软件在线检查系统校准,运动传感器或可能影响测量任何环境的变化。

Fig2: ATOS光学系统扫描铸件 Fig3: ATOS非接触式扫描沙芯

ATOS检测软件

ATOS检测软件为铸件检测提供了许多基本的功能(图4)。除了完整的三维形状和尺寸量测分析,软件可进行材料厚度的计算,为进一步的处理加工做准备。虚拟卡尺等尺寸量测工具可以快捷的量取所需的尺寸并配合以相应的公差带,标注为经典的2D显示方式。ATOS系统还可以检查分型面偏移,而且非常适合于分析上下模的合模状况。

ATOS检测软件包拥有强大的报告和文件处理功能,可以生成标准或定制的3D测量报告、传统的包含有CMM点位坐标的表格(图5) 。结果和偏差可以导出各种格式,如Excel , HTML , Word等。对于周期性测量任务的质量状况评估,可使用强大的宏指令和脚本完成自动化分析。GOM还提供免费ATOS 3DViewer软件,这样测量的结果就可以与客户或其他部门的同事轻松共享。

Fig4: ATOS检测软件检测实例 Fig5:ATOS检测软件:典型的测量报告

GOM探触式测量系统

适用于光光线无法照射到的表面,例如水套,冷却孔的检测,笨重的铸造模具成本高昂,直至现在仍然大量使用经典的三坐标测量仪来检测尺寸,这个过程是非常耗时的。GOM探触式测量系统作为一个附加到ATOS三维扫描仪上的配件,有助于克服这个障碍。手持式探针使用户能够轻松探触到3D测量所无法捕捉到的特定的测试点(图6)。一个费时的更换探针或重新标定的设置是没有必要的。在GOM接触式探针是经过校准的,设置的标记参考点是由ATOS三维数字化测量系统的在线3D追踪校准后探针针尖(图7)坐标的工具。

Fig6: ATOS系统搭配接触式探针使用 Fig7: ATO在跟踪探针上的点标记

因此有了GOM 探触式测量系统我们就可以很方便的探测到产品内部没有办法扫描到的点或是几何形状,如平面,球面,圆柱和圆锥。还有圆形,开槽和矩形孔的边缘部分(图8,9)。接触式探针还可以快速点选出基础检测单元,以确定该区域的偏差数据(图10,11)。

Fig8: 探针在探触深处的圆柱孔 Fig9: ATOS 检测软件在检测探触圆柱的尺寸

轻便的探针可以毫不费力的在长时间内测量较大的项目。针头部分的刚性固定安装,如安装在三坐标测量仪上是没有必要的。由于探针可以自由移动,所以我们可以找到任意舒适的位置来进行测量。ATOS软件允许针对不同的实际状况采用不同的量测策略。机械和无线缆的探针可以通过远程控制提供高稳定。无线还可保障工作的安全性。

Fig10: 探针在探触水套部分的点位与CAD做对比 Fig11: ATOS 检测软件在线检测相对于CAD的尺寸差异

GOM针对不同大小的工件提供不同尺寸的探针进行量测(图12)。GOM测头的模块化概念允许通过扩展(图13)快速交换使用不同大小的探针来进行测量。此外,用户还可以针对特定任务来创建自定义的测头。使用GOM接触式探针是一种快速而直接的测量过程,因为所有测量,所有的评价(表面内完成和触觉),均可在ATOS测量软件中完成。

Fig12: 不同规格的探针 Fig13: 使用于小量测体积的探针

结论

许多复杂的测量应用需要全方位的结合,基于点的三维测量。GOM接触式探针可作为附加到ATOS三维扫描仪上的结合全视野光学表面测量和接触式探测的一个全方位的量测系统。表面和单点测量的方便转换允许对于光学隐藏表面进行快速智能的测量分析,以及在线比较个别点相较于CAD的比对分析。 ATOS和GOM触发式测头也可以加快调整零件,夹具,和对量具校准。


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