三维扫描仪应用于射出成型件的质量控制

ATOS 三维扫描仪应用于物体表面全域的量测,应用于世界范围内的射出成型和塑料加工工业中,来检测射出成型件的外形及尺寸检查。由于是比对区域的色彩偏差,产品的检测是相当快速的,比传统的测量方法更有效率。特别是,可以快速、清晰地显示射出成型件的弯曲和收缩,加快模具试验和生产控制的时间,因此,ATOS技术可以缩短企业产品研发周期和交货期。

用来生产射出成型产品模具的CAD经常会修改,这些修改包括均匀的或非均匀的损耗,拔模角度的增加,分模线等待。实践中对于需要减少厚度的区域增加一些特征,合理的增加这些特征以减少翘曲和扭转。通过这些基本的规则,很容易设计和加工一些简单零件的模具,并且可以生产出高质量的产品而不需要进一步的修改。
然而,为了减少安装时间,现在不再是简单的产品了,而是变得越来越复杂。此外,小型化、高设计要求、触觉感受和拟合精度要求更小的制造公差。因此,在今天对于射出成型产品来说一个快速和有效的首件检测和生产控制是至关重要的。

在整个生产过程中,质量控制团队必须基于前期样品执行首件检测来监控产品质量。在首件检测中,为了及时的给生产开绿灯,必须快速可靠的对产品进行检测。这些检测和完整的数据集也作为基础来验证未来产品的修改。
为了确保产品质量,在生产过程中,使用最低成本尽快的量测并视觉化模具的外形和可能的修改。
产品的外形通常用CMM量测(坐标测量机),产品需要使用专门的夹具固定并且对齐到量测台。在大多数情况下,一个产品需要量测数百个点,但仍有大片的未检测区。只能使用这些稀少的量测信息去判断产品的好坏及质量。

如果生产不符合预期,质量团队就必须去分析问题的区域及原因。尤其是对装配组,包含多个独立的组件,就很难分析问题的原因了。因此,可能需要好几天进行检查,直到找到正确的模型修改方案。

图1:使用ATOS 三维扫描仪统进行扫描 图2:用ATOS三维扫描仪量测后得到手机后壳着色的点云,放大图样的曲率和准确度取决于优化的STL资料

创新公司使用光学量测技术来加快首件检测的时间,藉此最小化产品质量控制的成本。使用光学系统,可以有效的量测静置的产品并且得到极高的数据密度(数百万个点),而不需要定制特殊的固定治具(图1,2)。单一组件可以拆下量测,也可以在负载的装配状态下分析使用状态中的变形。

分析收缩和翘曲
在通过ATOS量测系统量测组件后,绑定的ATOS检测软件可以立即对数据进行分析。
使用ATOS检测软件,注塑模具的翘曲和收缩可以使用色彩的偏差图显示(图3)。由于扫描数据与CAD数据(或同类产品)全域的比较,因此可以立即确定变形的区域。使用ATOS得到全域的3D检测数据可以轻易的显示出那些CMM容易忽视的问题区域。
ATOS检测软件通过不同的定位方式如3-2-1,RPS,Best-Fit等让扫描数据定位到CAD数据上,可以让外形的局部或全局的变形和偏差直观的显示出来。为得到一个可靠的全局比对,只有让稠密的表面信息给不同的截面提供足够多的量测点,所以使用ATOS量测系统得到全域的资料信息就至关重要。比如,分模面经常用于产品设计的参考面,因此在接触式量测仪器中是首选的量测依据。然而,如果分模面不是平面,CMM的夹紧装置将导致错误的量测结果。ATOS系统是通过非接触量测得到数据,然后通过绑定的ATOS检测软件与3D进行对位,立即就可以显示出产品自由状态下分模面的的翘曲(图4)。

图3:扫描数据与CAD数据的偏差,ATOS检测软件立即显示出后壳的翘曲和变形 图4:平面上外壳的分模面的变形偏差超过了1.2mm

首件检测
相对于传统的2D首件检测或者检测尺寸功能,ATOS检测软件提供了一个复杂的标准的CMM检测工具(图5)和专门的GD&T功能(几何尺寸公差,图6)。GD&T的原则如符号、规则及定义使用国际规定的EN ISO 1101和ASME Y14,5标准。因此,在全世界都可以理解产品的检测标准,而可以忽视各个国家检验员语言上的差异。此外从产品的设计到成品几何尺寸及公差提供连续的质量确认,精确的描述产品或装配体的尺寸、形状和位置。

图5:使用ATOS CMM检测工具进行2D分析 图6:产品的分析使用ATOS GD&T模块(几何尺寸及公差)

在ATOS检测软件中全域的量测数据也可以用于分析材料厚度,分析射出成型产品的凹陷和材料堆积(图7).检测截面提供一个额外的分析功能(图8)。

图7:ATOS检测软件进行材料厚度分析 图8:检测截面详细的2D分析

由于扫描资料可以存储和重新加载,所以之后任意时间量测值和截面都可以由这些资料推导出来。生产过程中的磨损和改变很容易验证和控制。因此,在整个生产周期中首件检测的3D资料伴随着整个生产过程以确保产品的质量。

如果了解了偏差的相关功能和特性,那可以从ATOS数据得到确切的尺寸值,相应的修正可以发送给模具制造商。

ATOS三维相机系统
用于质量控制的量测系统必须得到可靠、准确的数据。在三维设定中光学系统需要两个相机来满足这个需求。因此,在量测过程中,具备自我侦测的ATOS系统检查物体的移动,也会侦测校正的有效性。由于这个三维设定,通过易识别的参考点,独立的量测也会自动转换到公共对象坐标系统中。独立量测中使用者不需要耗费时间中断量测过程进行手动定位。

灵活的ATOS系统具有不同的量测体积,可以在几分钟内轻松的适应各种不同的量测任务。传感器快速的设定允许使用大的量测体积进行大型物体的量测,或得到高分辨率的小细节。从小型件到大型件整个组件范围只有一个测头(图9、10)。

图9:一个小齿轮和一个角度适配器与各自标称数据(CAD数据)的偏差,量测体
积30×20mm
图10:汽车内部价的翘曲,量测体积500mm

此外,在一个系统里,GOM的接触式探针可以将复杂工件难以扫到的区域和自由曲面结合起来(图11)。在这种情况下,ATOS的传感器作为一个追踪手持接触式探针的光学追踪装置进行实体的即时检测或者检测与CAD的点偏差等(图12)。

图11:GOM接触式探针 图12:接触式探针拟合的圆柱

在模具试样中,尤其是多腔模具往往需要对样品进行大量的测试。为了节省时间和资源,数据的采集和分析需要自动化。数据的量测在很大程度上需要机器人、旋转台或者像多轴运动单元的量测室的自动化。可以使用ATOS检测软件的宏指令和脚本对量测数据进行分析。

图13:多轴运动单元 图14:客制化的检测报告

总结

高质量的数值化系统产生的数据精度可比传统的三坐标量测仪。光学量测系统的优势是其快速的采样时间、丰富的数据量和灵活性。此外,数字化的数据可以形成产品的3D视图,并且与标称数据的偏差可以输出进行进一步的分析。

越来越多的公司正在把光学量测系统的认证结合到他们的量测部门中,虽然一开始未必能有更好的量测精度,但将这个量测技术运用于产品检测可以通过全域分析带来全面的品质保证。此外,清晰的色彩偏差分析图让翘曲和偏差分析更快速,从而加快模具试样阶段模具的优化时间。


任何3D相关的需求,马路科技专业技术团队协助您达成目标

pa
pa 苏公安备案号 32058302001869 马尔软件技术开发(上海)有限公司