蔡司三坐標-先進的工業測量技術,值得您信賴的測量結果

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蔡司ZEISS ACCURA多測頭測量機:解決新的測量問題

日期:2018-01-08 10:53:45

?對召回的恐懼促使汽車行業逐年持續提高質量保證標準。結果是:測量所需的時間和資源增加,在德國汽車供應商Peter Wahl Metall-und Kunststofftechnik的情況也是如此。為了滿足質量保證部門不斷增加的工作量,公司購買了ZEISS ACCURA多測頭測量機。該機器使Wahl能進行光學測量和接觸式測量,并極大加快了整個測量過程。

“測量所需的時間和資源在增加,”位于德國巴伐利亞州北部小鎮克羅伊茨韋爾泰姆的Peter Wahl GmbH & Co. KG總經理Peter Kerber說。這家中型公司位于森林茂密的山嶺旁邊,生產車體、天窗、活動頂篷、鎖閉系統和氣囊以及生產這些產品所需的各種工具。Wahl生產的組件包括壓印、拉拔、精密切割以及塑料部件和金屬-塑料復合部件。汽車制造商只需要成功地檢測初次抽樣就能在一個時間段默認組件合格,比如7年。但自那以后,像Wahl這樣的供應商每年通常需要保證每個部件的質量來進行重新質量驗證,這需要比初始抽樣檢驗和隨機抽樣檢驗更多的時間和精力。Wahl每年投入測量工作的時間大約為5000小時。該公司的質量經理和兩名測量工程師難以應付繁重的任務,而兩臺現場三坐標測量機ZEISS CONTURA和ZEISS DuraMax始終以滿負荷運行因此,管理層計劃再雇傭兩名測量工程師,并想再購買一臺測量機
搏一把
質量經理Willi Sauer已經決定購買哪款測量機:ZEISS CONTURA。Sauer自1980年代就在Wahl擔任質量經理,在此期間他諳熟了各種測量機
之后在2013年,Sauer參加了一個在蔡司總部德國Oberkochen舉行的ZEISS ACCURA展示活動。當時這款機器還在進一步研發中,在很多方面都可以媲美ZEISS CONTURA。“但它更加靈活,”這位質量經理回憶說。新一代ZEISS ACCURA多測頭測量機主要使用光學測頭ZEISS LineScan,此外還有接觸式探針。這樣的前景立刻深深打動了Sauer和他的老板。唯一的不足是這款測量機和測頭尚在研發中。盡管如此,兩人還是一致認為:“我們決定參與開發過程。”2014年春天,這款測量機已經可以在Wahl的測量實驗室中使用:這家中型公司接受了蔡司的提議,成為試點客戶,并幫助將新一代ZEISS ACCURA推向市場。Wahl向蔡司進行了大量咨詢,并持續反饋他們對這種新技術的體驗。“我們從來不會事后批評自己的決策,”這位質量經理兩年后說。“有了這款測量機,我們能駕輕就熟地進行此前無法處理的測量作業。”ZEISS LineScan激光測頭其中也發揮了重要作用,這只是在ZEISS ACCURA多測頭測量機上使用的三個光學測頭和六個接觸式測頭中的一個。ZEISS LineScan (見下頁的ZEISS LineScan圖)可以以高達250000點/秒的速度獲得工件的幾何形狀,在幾分鐘之內將整個工件形狀轉換為數字資料。
過程更快
使用ZEISS ACCURA測量機上的ZEISS LineScan幫助Wahl在多個方面取得了進步。首先,它加快了注射塑模工具的優化。員工現在可以將其與工具的CAD模型進行比較,因為測頭可以繪制塑料部件實際形狀的數字圖像,這能使工程師在開發階段初期更快地設計工具。“這種數據反饋在我們使用這種測量機之前是不可能實現的,”公司總經理Kerber說。“因此我們極大縮短了工具優化過程。”對Wahl來說,還有一個重大的好處:光學測頭進行測量時不需要像接觸式測頭一樣觸碰工件。無接觸的測量對于柔性塑料部件非常重要,因為即使是測量觸針產生的輕微探測力也會使這些組件變形,導致測量值歪曲。有了ZEISS LineScan,Wahl在測量具有自由表面的工件方面也取得了進步。這種工件目前在汽車供應商制造的所有部件中占據很大比例。“使用接觸測量系統我們無法始終到達必要的區域,”Kerber說。確保組件質量的組件形狀信息只能通過繪制整個表面來獲得。ZEISS LineScan可以做到這一點。由于該測頭能測定形狀和位置公差,因此它能快速并實際地檢查各個組件在裝配后是否能彼此配合。過去經常只有在客戶地點裝配失敗后才發現缺陷。因此Sauer毫不奇怪“有很多客戶現在希望把光學掃描作為測量文檔的一部分。”
縮短測量時間
對于Sauer而言,接觸式測頭(如Wahl的ZEISS ACCURA多測頭測量機配備的測頭)是必備。這些測頭可以獲得精度極高的圖紙尺寸。Wahl生產的高精度切割和塑料部件(如鉆孔)的公差僅為百分之二到百分之三毫米。相比之下,該公司使用光學測量檢查的各種形狀和位置公差通常為0.2-1毫米。當前,汽車供應商仍使用接觸測量法測量具有特定材料強度和尺寸的大多數沖壓部件。但將接觸測量和光學測量相結合的方法已成為測量幾乎所有其它部件的標準做法。ZEISS ACCURA可在幾秒鐘之內在接觸探針和光學探針之間切換。在這兩種情況下,Wahl的四名非常熟悉使用其它蔡司三坐標測量機的測量工程師使用ZEISS CALYPSO軟件生成測量程序。接觸式測量和光學測量彼此補充,幫助Wahl更快地進行各種測量。例如:要獲得汽車敞篷扳緊柄的所有必要尺寸,使用接觸式測頭需要45分鐘時間。現在使用接觸式測量只需獲得特定的特征,其余的可以通過數字方式獲取。結果是:僅用20分鐘就獲得了金屬-塑料復合組件所有需要的圖紙尺寸以及所有其它形狀和位置公差。對Kerber和Sauer而言,這足以使他們考慮購買新的測量機:“事實上我們正在考慮把我們最喜歡的ZEISS CONTURA機器賣掉,購買帶LineScan功能的ZEISS ACCURA,”Sauer說。
ZEISS LineScan
ZEISS LineScan三角測量測頭可以每秒250000點的速度獲取組件形狀,精度± 0.025 mm。這種三角測量原理利用簡單的幾何關系進行遠距離測量(如描述三角形側邊和角度之間關系的切線定律)。為了利用這些關系,ZEISS LineScan的工作原理如下:首先,激光在工件上投影一條線,然后集成的照相機獲取具有阿爾法三角測量角度的圖像。由于通過測頭設計可以了解激光二極管和照相機之間的距離,就可以使用這個信息推算出測頭到工件表面的距離,最終計算出表面形狀。這一復雜的過程只需幾分之一秒。
WAHL
Peter Wahl GmbH & Co. KG目前涵蓋汽車組件的整個價值鏈:從設計階段到工具和原型制造再到批量生產。公司自1962年成為專業的工具制造商,自那時起在其位于巴伐利亞(德國)北部的Kreuzwertheim持續擴張。大約350名員工開發并制造汽車工業中使用的金屬和塑料組件以及金屬-塑料復合組件。工具開發和生產一直是公司的重要支柱。汽車零部件的批量范圍從一直以來的一個樣品原型到每周7萬件。

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