Pratt & Whitney

Воспроизведение процесса проверки на основе КИМ

InnovMetric Software воспроизводит процесс контроля на основе КИМ с помощью 3D-преобразователя и PolyWorks®.

Сегодня производители в автомобильной и авиакосмической промышленности используют технологию КИМ с щупом для проверки деталей, отливок, форм и т. д. Этот процесс проверки используется давно и является чрезвычайно точным и надежным. К сожалению, он также занимает много времени и требует довольно больших затрат.

Появление и развитие технологии 3D-оцифровки недавно открыло двери для большого числа новых приложений в автомобильной и аэрокосмической промышленности. Последней перспективной инновацией в области проверки и контроля качества стала возможность воспроизводить серию измерений, традиционно получаемых с помощью различных инструментов, таких как физические измерительные приборы и КИМ, при помощи 3D-преобразователя и программного обеспечения для проверки высокой плотности с помощью облака точек.

С 2000 года компания InnovMetric Software предлагает PolyWorks|Inspector™, мощное программное решение, которое использует облака точек с высокой плотностью точек для контроля качества отливок/штампов/форм, а также для утверждения производственных процессов с помощью проверки прототипов, первых изделий, изготовленных и собранных деталей. PolyWorks|Inspector предлагает полный набор инструментов для сравнения форм и профилей (детали с деталью и детали с CAD) и включает в себя полные возможности анализа GD&T, а также широкий ассортиментов инструментов для мягких измерений (линейные, радиус, , взаимное положение и зазор, толщина и т. д.).

Задача

Ведущий мировой производитель реактивных двигателей, компания Pratt & Whitney Canada, попросила InnovMetric воспроизвести традиционную проверку деталей с использованием PolyWorks и 3D-преобразователя вместо традиционной координатно-измерительной машины (КИМ). Инженеры по применению InnovMetric вместе с группой разработчиков Pratt & Whitney Canada провели типичную проверку трубки диффузора, чтобы оценить качество результатов, полученных с помощью PolyWorks, и сравнить их с результатами, полученными на КИМ. Эксперимент успешно показал, что PolyWorks может обеспечить точные результаты за долю времени, по сравнению с обычным процессом на основе щупов. 

Решение

Для этого конкретного теста была проведена типичная проверка с помощью программного решения PolyWorks|Inspector с использованием трубки диффузора (детали внутри реактивного двигателя, которая подает сжатый воздух из системы сжатия в камеру сгорания). «PolyWorks действует как виртуальная КИМ, которая исследует точки в облаке точек, а не на физической детали. Такой подход позволяет специалистам по контролю качества проверять десятки тысяч точек и, следовательно, основывать свой анализ на более обширном и полном источнике информации», - заявил Марк Соуси, президент InnovMetric Software Inc.

Тест проводился в пять этапов:

А) Получение данных:

Шаг 1. Получение данных

Трубка диффузора была оцифрована с помощью 3D-преобразователя. Было получено облако точек высокой плотности, которое стало богатым источником информации для специалистов по контролю качества.

Б) Обработка облака точек с помощью PolyWorks:

Шаг 2. Первое выравнивание и глобальное сравнение

• Облако точек, полученное при помощи цифрового преобразователя, выравнивается по модели CAD с использованием глобального метода оптимального совмещения
• Облако точек и модель CAD сравниваются для получения отклонений между точками и CAD и создания отчета о прохождении/непрохождении

Шаг 3. Второе выравнивание

Чтобы воспроизвести выравнивание с помощью КИМ, выравнивание 3-2-1 выполняется с использованием конкретных элементов (плоскость, вектор и исходная точка), извлеченных из трех поперечных сечений.

Шаг 4. Измерение и сравнение

Методы программирования GD&T и поперечный анализ используются для получения четырех измерений в 16 поперечных сечениях:

• Площадь (из поперечных сечений)
• Дуговое смещение (GD&T)
• Угол N (GD&T)
• Максимальное отклонение (из поперечных сечений)

Шаг 5. Генерация отчета

Создается полный отчет, включая цветные карты, электронные таблицы и аннотированные снимки. Затем отчет экспортируется в несколько форматов файлов, включая ASCII, AVI, Excel, HTML, VRML и Word.

PolyWorks|Inspector™ сокращает время проверки трубки диффузора более чем на 75%, сохраняя при этом точность и надежность традиционной КИМ!

Преимущества

Наиболее примечательные особенности PolyWorks для этого эксперимента:

• Анализ поперечного сечения

Глобальное сравнение оцифрованных точек и поверхности CAD - мощный инструмент, помогающий визуализировать сложные деформации, вызванные производственными процессами. Однако в большинстве случаев глобальной цветной карты бывает недостаточно для принятия или отклонения детали, так как функционирование детали обычно зависит от ряда конкретных размеров. В случае трубки диффузора изменение площади поперечного сечения вдоль центральной линии трубки является наиболее важным свойством, определяющим, является ли данная деталь приемлемой или нет. Многие приемлемые диффузорные трубки были бы понапрасну забракованы, если бы глобальное отклонение между точками и CAD было единственным критерием, учитываемым в процессе проверки.

• Геометрические размеры и анализ допусков

Уникальным аспектом PolyWorks|Inspector является его процесс измерения на основе элемента, в котором каждое запрограммированное измерение имеет собственные заданные пользователем допуски. В этом проекте инструменты GD&T PolyWorks|Inspector используются для определения отношений между номинальными элементами CAD, измерениями, которые необходимо выполнить, и конкретными допусками для каждого измерения. Объекты GD&T автоматически вычисляют реальные размеры в облаке точек, и создаются интеллектуальные отчеты о прохождении/непрохождении на основе допусков.

• Мощный язык программирования макросов

Анализ данных, полученных с КИМ, обычно требует много времени. Для получения различных измерений данные загружаются в различные программы, а другие операции необходимо выполнять вручную. Каждую операцию нужно повторять для каждой новой детали.

PolyWorks позволяет автоматически выполнять серию измерений с использованием расширенного языка программирования макросов. Для этого конкретного эксперимента одному из инженеров по применению InnovMetric потребовалось менее двух дней на разработку макросов для автоматизации всего процесса проверки. В результате инженеры могли выполнить полную проверку облака точек, от первого выравнивания до генерации полных отчетов, менее чем за 3 минуты, всего одним щелчком мыши.

Вывод

Исходя из правила о 10%, предварительные результаты являются приемлемыми, поскольку разница между результатами сканирования и результатами КИМ составляет менее 10% от значения допуска детали. Теперь можно выполнить тест измерения R&R (повторяемость и воспроизводимость) для дальнейшей проверки этих результатов.