UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo
Uporaba tehnologije 3D skeniranja v orodjarstvu
Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo
Aljaž Bogataj
Ljubljana, september 2021
UNIVERZA V LJUBLJANI Fakulteta za strojništvo
Uporaba tehnologije 3D skeniranja v orodjarstvu
Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnje Strojništvo
Aljaž Bogataj
Mentor: Prof. dr. Franci Pušavec
Ljubljana, september 2021
v
Zahvala
Za nastanek diplomske naloge se na prvem mestu zahvaljujemo mentorju prof. dr. Franciju Pušavcu za pomoč pri pisanju zaključne naloge in odzivnost pri komunikaciji. Prav tako se zahvaljujemo podjetju Polycom Škofja Loka, d.o.o, ki je zaupalo v moje sposobnosti in mi z veseljem in velikim prizadevanjem pomagalo pri izdelavi te diplomske naloge. Izpostavili bi predvsem pomoč vodja konstrukcije Janeza Dolenca.
Zadnji del zahvale pa bi posvetili kolegom, s katerimi smo skupaj preživeli študijska leta in se na vseh korakih medsebojno strokovno dopolnjevali in si pomagali – hvala Marjani
vi
vii
viii
ix
Izvleček
UDK 621.7:678.027.74:004.92(043.2) Tek. štev.: VS I/950
Uporaba tehnologije 3D skeniranja v orodjarstvu
Aljaž Bogataj
Ključne besede: 3D skeniranje 3D digitalizacija brizganje plastike
korekcija orodij za tlačno brizganje kontrola brizganih kosov
Pri brizganju plastike se v fazi ohlajanja srečujemo s problemom deformacij plastičnega izdelka. Problem lahko rešujemo s prilagajanjem parametrov brizganja, vendar v večini primerov deformacij ne moremo v popolnosti odpraviti. Zato poleg uporabe idea1nih parametrov, preoblikujemo gravuro orodja v nasprotno smer deformacije plastičnega kosa in tako zagotovimo ustrezno obliko končnega izdelka.
Za uspešno korekcijo orodja je najprej potrebno izmeriti deformacijo plastičnega izdelka, za kar se je prej v podjetju uporabljal koordinatni merilni stroj, tekom te diplomske naloge pa je predstavljena uporaba 3D skenerja. Poleg merjenja je prikazana tudi korekcija orodja v CAD okolju in nato fizična izdelava modifikacij.
V zaključku so prikazani rezultati, ki potrjujejo, da je uporaba 3D skeniranja primerna za mersko korekcijo orodja, saj smo v samo enem krogu korekcij vse korigirane pozicije pomaknili znotraj tolerančnega območja.
x
xi
Abstract
UDC 621.7:678.027.74:004.92(043.2) No.: VS I/950
Usage of 3D scanning technology in toolmaking industry
Aljaž Bogataj
Key words: 3D scanning 3D digitization injection molding
correction of injection molding tools control of injection molded pieces
When injecting plastic, in the cooling phase we encounter the problem of deformation of the plastic piece. The problem can be solved by adjusting the injection parameters, but in most cases the deformation cannot be completely eliminated. Therefore, in addition to using the ideal parameters, we modify the engraving of the tool in the opposite direction of the deformation of the plastic piece and thus ensure the appropriate shape of the final product.
For successful tool correction, it is first necessary to measure the deformations of the plastic piece. In the past, a coordinate measuring machine was used. In this diploma thesis the use of a 3D scanner is presented. In addition to the measurements, the correction of the tool in CAD environment and then the physical modifications is also shown.
The conclusion shows results that confirm that the use of 3D scanning is suitable for dimensional correction of plastic injection tools. After all, in one round of corrections, we moved all the measured positions within the tolerance range.
xii
xiii
Kazalo
Kazalo slik ... xv
Kazalo preglednic ... xvii
Seznam uporabljenih okrajšav... xix
1 Uvod ...1
1.1 Ozadje problema ... 1
1.2 Cilji ... 1
2 Teoretične osnove 3D skeniranja...3
2.1 Kontaktni 3D skenerji ... 3
2.2 Brezkontaktno 3D skeniranje ... 4
2.2.1 Lasersko skeniranje... 4
2.2.1.1 Impulzivni 3D skener ...4
2.2.1.2 Triangulacijski 3D skener ...4
2.2.1.3 3D skener s faznim zamikom...5
2.2.2 3D skener s strukturirano svetlobo ... 5
2.2.3 Primerjava brezkontaktnih 3D skenerjev ... 6
3 Predstavitev skenerja ...7
4 Predstavitev konkretnih podrobnosti ...9
5 Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja ...11
5.1 Analiza zahtev delavniške risbe ... 11
5.2 Priprava vzorca ... 12
5.3 Skeniranje plastičnega izdelka ... 14
5.3.1 Kalibracija 3D skenerja ... 14
5.3.2 Postavitev kosa na mizo 3D skenerja ... 15
5.3.3 Izdelava programa... 16
5.3.4 Nastavitev osvetlitve ... 18
5.3.5 Izvedba skeniranja ... 19
5.3.6 Obdelava scana ... 19
xiv
5.3.7 Združevanje scana iz zgornje in spodnje strani ... 21
5.3.8 Izdelava STL modela ... 21
5.4 Izdelava merskega poročila ... 22
5.4.1 Uvoz referenčnega modela in 3D scana... 22
5.4.2 Poravnava 3D scana z referenčnim modelom ... 22
5.4.2.1 Prva poravnava ... 22
5.4.2.2 Konstrukcija baz za poravnavo modelov ... 23
5.4.2.3 Poravna po bazah A, B, C ... 25
5.4.3 3D primerjava scana z referenčnim modelom ... 26
5.4.4 Rezultati meritve... 26
5.5 Priprava modela za izvajanje merske korekcije orodja ... 28
5.5.1 Redukcija 3D scana... 28
5.5.2 Izvoz 3D scana v pravem koordinatnem sistemu ... 30
5.6 Izvedba merske korekcije ... 30
5.6.1 Analiza rezultatov ... 30
5.6.2 Izdelava merske korekcije v CAD programu ... 32
5.6.2.1 Prikaz spremembe osnovnega kosa... 33
5.6.2.2 Prikaz spremenjenih orodnih delov... 34
5.6.3 Kontrola izvedene korekcije ... 38
5.6.4 Kontrola navarjenega materiala ... 39
5.6.5 Izdelava CNC programa ... 40
6 Rezultati in Diskusija...41
7 Zaključki ...43
Literatura ...45
Priloga A ...47
xv
Kazalo slik
Slika 2.1: Koordinatni merilni stroj [2] ...3
Slika 2.2: Triangulacijski 3D skener [3]...4
Slika 2.3: 3D skener s strukturirano svetlobo [3] ...5
Slika 3.1: Avtomatski način uporabe [4] ...7
Slika 3.2: Ročni način uporabe [5] ...8
Slika 4.1: Delavniška risba RP19-0007...9
Slika 5.1: Primer primernega kosa za skeniranje ... 12
Slika 5.2: Kos pred nanosom prahu... 13
Slika 5.3: Kos po nanosu prahu ... 13
Slika 5.4: 3D skener s kalibracijsko mizo... 14
Slika 5.5: Središče merskega območja v Z smeri... 15
Slika 5.6: Centriranje kosa v X smeri ... 15
Slika 5.7: Centriranje kosa v Y smeri ... 15
Slika 5.8: Fiksiranje kosa na mizo ... 16
Slika 5.9: Program skeniranja ... 17
Slika 5.10: Izbira višine merilne mize ... 17
Slika 5.11: Nastavitev osvetlitve ... 18
Slika 5.12: Scan ob zaključku skeniranja ... 19
Slika 5.13: Obdelan 3D scan... 20
Slika 5.14: Združevanje posameznih scanov... 20
Slika 5.15: Zgornji in spodnji scan združena v celoto ... 21
Slika 5.16: STL model ... 21
Slika 5.17: Uvožena modela ... 22
Slika 5.18: Groba poravnava modela... 22
Slika 5.19: Baza A ... 23
Slika 5.20: Konstrukcija baze A ... 23
Slika 5.21: Baza B in C... 24
Slika 5.22: Konstrukcija baze B ... 24
Slika 5.23: Konstrukcija baze C ... 25
Slika 5.24: Poravnava po bazah... 25
Slika 5.25: 3D primerjava (skala v mm) ... 26
Slika 5.26: Meritev Poz 40 ... 26
Slika 5.27: Meritev Poz 24 in 38 ... 27
Slika 5.28: Število poligonov nereduciranega scana ... 28
Slika 5.29: Število poligonov reduciranega scana... 29
Slika 5.30: Primerjava reduciranega in nereduciranega scana (skala v mm) ... 29
Slika 5.31: 3D primerjava s poravnavo po Best fit (skala v mm)... 30
Slika 5.32: Zamik baze A (skala v mm) ... 31
xvi
Slika 5.33: Zamik baze B (skala v mm) ... 32
Slika 5.34: Orodje RP19-0007 ... 33
Slika 5.35: Primerjava modela kosa pred in po korekciji (skala v mm) ... 33
Slika 5.36: Sprememba vložka Poz002 (skala v mm) ... 34
Slika 5.37: Sprememba vložka Poz051 (skala v mm) ... 34
Slika 5.38: Sprememba vložka Poz050 (skala v mm) ... 35
Slika 5.39: Sprememba vložka Poz001 (skala v mm) ... 35
Slika 5.40: Sprememba vložka Poz030 (skala v mm) ... 36
Slika 5.41: Sprememba vložka Poz032 (skala v mm) ... 36
Slika 5.42: Sprememba vložka Poz031 (skala v mm) ... 37
Slika 5.43: Sprememba vložka Poz033 (skala v mm) ... 37
Slika 5.44: Detekcija napake (skala v mm)... 38
Slika 5.45: Prikaz premalo navarjenega materiala ... 39
Slika 5.46: Prikaz dovolj navarjenega materiala ... 39
Slika 5.47: Uporaba 3D skena za izdelavo CNC programa ... 40
Slika 6.1: 3D primerjava po izvedeni merski korekciji (skala v mm) ... 41
xvii
Kazalo preglednic
Tabela 1: Primerjava brezkontaktnih 3D skenerjev [3] ...6
Tabela 2: Tehnične specifikacije Raptor 3DX [4]...7
Tabela 3: Izbira ustreznega merskega volumna ... 11
Tabela 4: Rezultati meritev pred korekcijo ... 27
Tabela 5: Primerjava reduciranega in nereduciranega scana ... 28
Tabela 6: Primerjava rezultatov različnih metod poravnave ... 31
Tabela 7: Rezultati meritev po korekciji ... 42
Tabela 8: Prikaz izboljšav ... 42
xviii
xix
Seznam uporabljenih okrajšav
Okrajšava Pomen
CMM Koordinatni merilni stroj (angl. Coordinate-measuring machine) 3D Tridimenzionalno (angl. three-dimensional)
CNC Računalniško numerično krmiljenje (angl. Computer numerical control)
STL Stereolitografija (angl. Stereolithography)
CAD Računalniško podprto oblikovanje (angl. Computer-aided design) FOV Vidno polje (angl. Field of view)
xx
1
1 Uvod
1.1 Ozadje problema
Diplomska naloga obravnava uporabo 3D skenerja za izboljšanje poteka dela v podjetju, ki se ukvarja z brizganjem plastike. Pogost problem, ki se pojavlja v postopku brizganja plastike, so deformacije brizganih kosov. Pri merjenju s klasičnim CMM strojem, katerega je podjetje uporabljalo pred 3D skenerji, si težko predstavljamo vse deformacije kosa, saj nam prikazuje bolj lokalne rezultate (razdalja, kot, premer…), s katerimi si težje predstavljamo naključne deformacije plastike. Pri 3D skeniranju pa dobimo bolj globalen pogled na celotno sliko trenutnega stanja.
Poleg merjenja plastike smo se v zaključni nalogi posvetili tudi merjenju orodnih delov (zagotavljanje kakovosti orodja), kontroli navarjenega materiala ob popravilu orodnih delov in uporabi tega skena za izdelavo CNC programa.
1.2 Cilji
Namen zaključne naloge je zmanjšati število merskih korekcij orodij in pospešiti čas izvedbe korekcije. Poleg tega pa s kontrolo izvedenih obdelav zmanjšati tudi število reklamacij orodnih delov in posledično zagotoviti čim manj zastojev v proizvodnji.
Uvod
2
3
2 Teoretične osnove 3D skeniranja
3D skeniranje je proces analiziranja fizičnega objekta ali okolja za pridobivanje podatkov o njegovi obliki. Poleg oblike, nekateri skenerji lahko zajemajo tudi podatke o strukturi in barvi skeniranega objekta [1].
2.1 Kontaktni 3D skenerji
Kontaktni 3D skenerji zajemajo podatke o obliki skeniranega predmeta s pomočjo fizičnega dotika med tipalom merilnega stroja in merjenim objektom. Pri merjenju s kontaktnimi 3D skenerji je merjenec na zelo ravni površini (navadno brušen granit) ali pa je fiksiran s prijemalom, saj se med izvajanjem meritev ne sme premikati [1].
Poznamo več oblik kontaktnih skenerjev: [1]
- Tipalo je fiksirano na podnožje, ki se lahko premika samo po treh oseh (X, Y, Z) (tri prostostne stopnje), (Slika 2.1);
- Tipalo je fiksirano na roko, ki se lahko premika po vseh oseh, poleg tega pa še rotira okoli vseh osi (6 prostostnih stopenj);
- Kombinacija zgornjih dveh primerov.
Slika 2.1: Koordinatni merilni stroj [2]
Teoretične osnove 3D skeniranja
4
2.2 Brezkontaktno 3D skeniranje
2.2.1 Lasersko skeniranje
2.2.1.1 Impulzivni 3D skener
Impulzivni skener je aktivni skener z lastnim virom svetlobe, ki za ugotavljanje razdalje med skenerjem in merjenim objektom uporablja lasersko svetlobo. Deluje tako, da skener odda pulz svetlobe in nato meri čas (točno do pikosekunde), ki ga svetloba potrebuje za pot v obe strani od skenerja do merjenca. Če nam je znana hitrost svetlobe c, lahko izračunamo razdaljo med skenerjem in merjencem. Z rotiranjem laserja in senzorja (navadno s pomočjo ogledala) lahko skener zajema podatke 360° okoli sebe [3].
2.2.1.2 Triangulacijski 3D skener
Laserski triangulacijski 3D skener (Slika 2.2) je prav tako aktivni skener, ki za merjenje razdalje lahko uporablja lasersko piko ali lasersko linijo. Za razliko od impulzivnega skenerja triangulacijski skener razdaljo do merjenega predmeta izračuna s pomočjo triangulacije. Točno sta znana razdalja in kot med izvorom laserske svetlobe ter senzorjem.
S tema znanima veličinama lahko potem izračunamo razdaljo od skenerja do merjenca [3].
Slika 2.2: Triangulacijski 3D skener [3]
Teoretične osnove 3D skeniranja
5
2.2.1.3 3D skener s faznim zamikom
V principu 3D skenerji s faznim zamikom delujejo po podobnem konceptu kot impulzivni 3D skenerji. Poleg nadziranja pulza laserske svetlobe ti skenerji modulirajo moč laserskega žarka. Skener nato primerja fazo poslane in vračajoče laserske svetlobe, ki jo zazna senzor [3].
2.2.2 3D skener s strukturirano svetlobo
Skenerji, ki delujejo po principu strukturirane svetlobe (Slika 2.3), razdaljo do objekta prav tako preračunajo s pomočjo triangulacije, vendar za merjenje razdalje namesto laserske svetlobe uporabljajo projektor, ki na objekt projicira črtni vzorec. Pri tovrstnih skenerjih lasersko črto nadomesti rob projiciranega vzorca [3].
Slika 2.3: 3D skener s strukturirano svetlobo [3]
Teoretične osnove 3D skeniranja
6
2.2.3 Primerjava brezkontaktnih 3D skenerjev
V tabeli 1 so prikazane prednosti in slabosti posameznih tehnologij 3D skeniranja:
Tabela 1: Primerjava brezkontaktnih 3D skenerjev [3]
Tehnika skeniranja Prednosti Slabosti
Impulzivni 3D skener
- srednji in dolg domet
(2m—1000m) - slabša točnost,
- počasnejše zajemanje podatkov,
- višji hrup.
Triangulacijski 3D skener
- na voljo v mnogih oblikah, - pogosto bolj prenosni, - manjša predpriprava
merjenca,
- manjša občutljivost na ambientalno svetlobo.
- slabša točnost,
- splošno nižja ločljivost, - višji hrup,
3D skener s faznim zamikom
- višja točnost,
- hitrejše zajemanje podatkov, - nižji hrup.
- samo za merjenje srednje oddaljenih objektov.
3D skener s strukturirano svetlobo
- višja točnost, - višja ločljivost, - nižji hrup.
- večji in manj prenosni, - občutljivi na predpripravo
merjenca,
- občutljivi na ambientalno svetlobo.
7
3 Predstavitev skenerja
Za ugotavljanje ustreznosti tehnologije 3D skeniranja v orodjarstvu smo uporabili skener Raptor 3Dx korejskega proizvajalca VYLO. Skener deluje na principu strukturirane svetlobe. Opremljen je z dvema 5MP senzorjema. Na voljo smo imeli dva merska volumna, FOV140 in FOV300, poleg teh pa za dotični skener obstaja tudi merski volumen FOV600, ostale tehnične lastnosti so prikazane v tabeli 2.
Tabela 2: Tehnične specifikacije Raptor 3DX [4]
5 MP
FOV FOV140 FOV300 FOV600
Volumen skeniranja [mm] 110x85x85 230x180x180 500x350x350
Razdalja med točkami [mm] 0.04 0.09 0.18
Največja prednost sistema Raptor 3DX je popolnoma avtomatiziran postopek skeniranja (Slika 3.1). To nam omogoča avtomatska platforma z rotirajočo mizo in roko. Pri uporabi avtomatske platforme prav tako ni potrebna uporaba referenčnih točk. Poleg rotacije mize in roke ima skener tudi možnost nagiba senzorjev za 45° v levo in 45° v desno, kar omogoča lažje skeniranje ozkih vertikalnih geometrijskih lastnosti skeniranega izdelka.
Slika 3.1: Avtomatski način uporabe [4]
Predstavitev skenerja
8
V primeru, da je skeniran objekt prevelik za platformo, pa lahko skener pritrdimo na klasično studijsko stojalo in kos s pomočjo referenčnih točk skeniramo ročno (Slika 3.2). Ročno skeniranje je sicer časovno bolj zamudno, saj moramo poleg ročnega premikanja kosa in skenerja, pred začetkom na sam skeniran kos nalepiti še dovolj referenčnih točk.
Slika 3.2: Ročni način uporabe [5]
9
4 Predstavitev konkretnih podrobnosti
V diplomski nalogi je prikazana merska korekcija orodja RP19-0007 s pomočjo 3D skenerja.
RP19-0007 je dvo-gnezdno orodje, pri katerem gnezdi med seboj nista popolnoma enaki.
Zaradi obsežnosti postopkov korekcije se bomo koncentrirali samo na eno gnezdo.
Ker je prikazana prva korekcija tega orodja, se bomo osredotočili na bolj osnovne geometrijske lastnosti izbranega izdelka. Te so definirane s pozicijami 24, 38 in 40, ki so prikazane na sliki 4.1. Za izvedbo meritev bomo potrebovali tudi zanesljiv scan baz. Pri tem bo največji izziv predstavljala baza A, saj je sestavljena iz dveh mnogokotnikov, ki sta znotraj skoznje luknje. Ena najbolj zahtevnih geometrijskih lastnosti za skeniranje so globoke luknje, saj morata za uspešen scan posamezne točke oba senzorja imeti neoviran pogled do te točke. Pri luknjah pa se hitro zgodi, da je pogled enega senzorja zaradi zunanjih oblik kosa oviran.
Slika 4.1: Delavniška risba RP19-0007
Predstavitev konkretnih podrobnosti
10
11
5 Uporaba 3D skenerja za kontrolo
brizgancev in mersko korekcijo orodja
5.1 Analiza zahtev delavniške risbe
Pred začetkom skeniranja je smiselno analizirati zahteve delavniške risbe. Posebej pomembno je ugotoviti, kje so postavljene baze, saj jih potrebujemo za poravnavo STL modela (3D scan) s CAD modelom (referenčni model).
Potrebno je tudi vedeti, katere mere zanimajo naročnika 3D scana. Velikokrat nas zanimajo samo mere na eni strani kosa, zato je skeniranje izdelka iz dveh strani in sestavljati scan v celoto, nepotrebno delo, ki zahteva dvakrat več časa kot skeniranje samo iz ene strani.
Prav tako moramo preveriti gabaritne mere in se na podlagi teh in zahtevane točnosti (velikost posameznih detajlov izdelka) odločiti za ustrezen merski volumen (Tabela 3).
Tabela 3: Izbira ustreznega merskega volumna
Manjši kos + nezahtevni detajli FOV 140
Manjši kos + zahtevni detajli FOV 140
Večji kos + nezahtevni detajli FOV 300
Večji kos + zahtevni detajli FOV 140
V primeru, da moramo pri večjih merjencih točneje zajeti manjše detajle, uporabimo FOV 140 in kos skeniramo v več korakih, nato pa posamezne scane zložimo v celoto.
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
12
5.2 Priprava vzorca
Za skeniranje morajo biti izdelki svetlejših barv (Slika 5.1), njihove površine pa ne smejo biti preveč odbojne za svetlobo (svetleče). Če merjenec, ki ga želimo skenirati, ne ustreza navedenim zahtevam, je nanj potrebno nanesti tanko plast belega prahu.
Za matiranje merjenca se najbolj obnese titanov dioksid (TiO2), ki ga zmešamo z etanolom in ga na izdelek nanesemo s pomočjo airbrush pištole. Po mojih izkušnjah se debelina nanosa prahu giblje okoli 0.01mm na steno, kar potrjuje Radomír Mendřický [6], ki v svojem delu podrobno preuči različne snovi in načine nanosa prekrivne plasti na merjence.
Slika 5.1: Primer primernega kosa za skeniranje
Pred nanašanjem prahu je merjenec potrebno tudi očistiti, saj se prah na mastne in umazane površine ne prime. Plastične kose samo razmastimo, kovinske pa je najbolje peskati s plastičnim granulatom.
Kos, katerega smo skenirali za izvedbo korekcije, je črne barve (Slika 5.2) in ni primeren za skeniranje, zato smo nanj nanesli enakomerno tanko plast prahu (Slika 5.3). Veliko pozornosti smo namenili nanašanju prahu na mnogokotnike znotraj izvrtine, saj je tam postavljena baza A.
Poleg zahtevnega skeniranja izvrtin se problem skeniranja lukenj pojavi tudi pri nanašanju prahu, saj težko zagotovimo nanos prahu globoko v izvrtino, ne da bi v njeni okolici nanesli odvečni material in s tem poslabšali točnost meritve.
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
13 Slika 5.2: Kos pred nanosom prahu
Slika 5.3: Kos po nanosu prahu
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
14
5.3 Skeniranje plastičnega izdelka
5.3.1 Kalibracija 3D skenerja
Pri skeniranju izbranega izdelka smo se odločili za uporabo merskega volumna FOV 300.
3D skener je ob vsaki menjavi merskega volumna potrebno ponovno kalibrirati. Za izvedbo kalibracije, na rotirajoč podstavek skenerja postavimo kalibracijsko mizo (Slika 5.4) in zaženemo kalibracijski program.
Slika 5.4: 3D skener s kalibracijsko mizo
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
15
5.3.2 Postavitev kosa na mizo 3D skenerja
Pri postavitvi merjenca na mizo smo pazili na višino (število podstavkov pod mizo). Cilj je postaviti merjenec v središče merskega območja skenerja (Slika 5.5).
Slika 5.5: Središče merskega območja v Z smeri
Da smo lahko zanesljivo skenirali zgornji del baze A, smo kos postavili tako, da je luknja v središču merskega območja v X in Y smeri (Slika 5.6, Slika 5.7). S tem smo zagotovili enakomerno skeniranje luknje do enake globine iz vseh strani.
Slika 5.6: Centriranje kosa v X smeri Slika 5.7: Centriranje kosa v Y smeri
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
16
Poleg ustrezne postavitve merjenca na mizo moramo paziti, da je le ta fiksiran in se med skeniranjem na merilni mize ne more premikati.
V danem primeru smo to zagotovili tako, da smo daljši del podložili s primežem, oba pa na mizo pritrdili s plastelinom (Slika 5.8).
Slika 5.8: Fiksiranje kosa na mizo
5.3.3 Izdelava programa
Pri skeniranju lahko uporabimo vnaprej pripravljene programe (simple, medium, complex).
Kadar skeniramo kos, za katerega vemo, da bomo izvedli več ponovitev, program pripravimo sami. S tem zagotovimo, da skener zajame vse njegove pomembne lastnosti, čas skeniranja pa ne traja predolgo, saj odvečnih skenov pod nepotrebnimi koti ne izvajamo.
Za izbrani primer smo uporabili kot roke 15, 45 in 70° na vsakih 30° rotacije mize. Kota 15 in 45° sta namenjena splošnemu zajemanju oblike, kot 70° pa je namenjen zajemanju mnogokotnika v luknji, ki predstavlja del naše baze A.
Na sliki 5.9 je prikazana oblika zapisa programa za skeniranje. Leva številka predstavlja kot roke skenerja, desna pa kot rotacije mize.
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
17 Slika 5.9: Program skeniranja
Pred začetkom skeniranja smo določili še višino mize (Slika 5.10), s čimer smo preprečili, da bi skener poleg merjenega kosa skeniral še rotirajočo mizo. Čas skeniranja smo tako skrajšali, saj nismo zajemali nepotrebne količine podatkov.
Slika 5.10: Izbira višine merilne mize
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
18
5.3.4 Nastavitev osvetlitve
Pred zagonom programa moramo nastaviti osvetlitev. 3D skener jo sicer lahko nastavi sam, vendar je hitreje, če jo nastavimo ročno.
Osvetlitev nastavimo s prestavitvijo drsnika v tak položaj, da je najsvetlejši del merjenca rahlo obarvan rdeče (Slika 5.11).
Slika 5.11: Nastavitev osvetlitve
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
19
5.3.5 Izvedba skeniranja
Ob zaključitvi vseh zgornjih korakov lahko zaženemo program skeniranja.
Slika 5.12: Scan ob zaključku skeniranja
5.3.6 Obdelava scana
Kot vidimo na sliki 5.12, sta poleg željenega kosa poskenirana tudi primež in plastelin s katerima smo merjenec fiksirali na mizo. Za nadaljevanje procesa je potrebno nezaželene podatke odstraniti. Končni rezultat obdelave oblaka točk je prikazan na sliki 5.13.
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
20
Slika 5.13: Obdelan 3D scan
Pri skeniranju program posamezne scane med seboj združuje bolj v grobem, zato moramo pred nadaljevanjem le te med seboj dodatno združiti.
Znak dobrih scanov in njihove združitve je čim bolj pisan posnetek merjenca. Vsak posamezni scan ima dodeljeno svojo barvo. Če v posameznih odsekih ni prisotna samo ena barva, merjenec pa je bolj pisan (Slika 5.14), je to znak dobrih scanov in njihove kvalitetne združitve.
Slika 5.14: Združevanje posameznih scanov
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
21
5.3.7 Združevanje scana iz zgornje in spodnje strani
Ker smo za izvajanje meritev in korekcije potrebovali scan celotnega izdelka, smo ga morali skenirati še iz druge strani. Merjenec smo na mizi zato obrnili in ponovili korake v poglavju 5.3.2.
Ko smo imeli pripravljena scana iz obeh strani, smo jih združili v celoto (Slika 5.15).
Slika 5.15: Zgornji in spodnji scan združena v celoto
5.3.8 Izdelava STL modela
Združena scana smo nato pretvorili v STL model (Slika 5.16), ki smo ga kasneje uporabili za izdelavo merskega poročila in merske korekcije.
Slika 5.16: STL model
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
22
5.4 Izdelava merskega poročila
5.4.1 Uvoz referenčnega modela in 3D scana
Po zaključenem postopku skeniranja smo v program Geomagic Control X, ki je namenjen kontroli 3D scanov, uvozili referenčni model izdelka (STEP) in 3D scan (STL).
Slika 5.17: Uvožena modela
5.4.2 Poravnava 3D scana z referenčnim modelom
Kot vidimo na sliki 5.17, modela med seboj nista poravnana. Za izvajanje meritev in analiziranje 3D primerjave smo morali zato izvesti poravnavo po bazah, ki so specificirane na delavniški risbi kosa.
5.4.2.1 Prva poravnava
Za grobo poravnavo smo najprej uporabili funkcijo programa, ki avtomatsko približno združi 3D scan z referenčnim modelom (Slika 5.18).
Slika 5.18: Groba poravnava modela
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
23
5.4.2.2 Konstrukcija baz za poravnavo modelov
- Baza A: sestavljena je iz zgornjega in spodnjega mnogokotnika (Slika 5.19). Najprej smo iz vsakega mnogokotnika skonstruirati cilinder, nato pa skozi cilindra napeli os, ki predstavljala bazo A (Slika 5.20).
Slika 5.19: Baza A
Slika 5.20: Konstrukcija baze A
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
24
- Baza B: Spodnja ravnina izdelka (Slika 5.21, Slika 5.22)).
Slika 5.21: Baza B in C
Slika 5.22: Konstrukcija baze B
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
25 - Baza C: (Slika 5.21, Slika 5.23)
Slika 5.23: Konstrukcija baze C
5.4.2.3 Poravna po bazah A, B, C
Ko smo imeli konstruirane vse baze, smo lahko 3D scan poravnali na referenčni model po določenih bazah A, B in C (Slika 5.24).
Slika 5.24: Poravnava po bazah
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
26
5.4.3 3D primerjava scana z referenčnim modelom
3D primerjava scana z referenčnim modelom (Slika 5.25) je ena izmed najbolj uporabnih funkcij, ki jih omogoča uporaba 3D skenerja. Pri 3D primerjavi program obarva model z različnimi barvami, ki predstavljajo različen nivo odstopanja scana od referenčnega modela.
To orodje je zelo uporabno, saj si z njim lažje predstavljamo deformacijo plastičnega kosa.
Slika 5.25: 3D primerjava (skala v mm)
5.4.4 Rezultati meritve
V tej fazi razvoja orodja smo izvedli samo meritve Poz 24 (Slika5.27), 38 (Slika 5.27) in 40 (Slika 5.26).
Slika 5.26: Meritev Poz 40
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
27 Slika 5.27: Meritev Poz 24 in 38
Pred začetkom izvajanja korekcije je pametno pomeriti več kot en brizg izdelka. S tem se prepričamo, da je naš proces stabilen, saj korekcija orodja, katerega proces je preveč nestabilen, ni smiselna.
Rezultati meritve pred korekcijo orodja so prikazani v tabeli 4.
Tabela 4: Rezultati meritev pred korekcijo
Toleranca [mm] Izmerjena vrednost [mm]
Poz 24
Vzorec 1 0.5 0.54
Vzorec 2 0.5 0.64
Vzorec 3 0.5 0.56
Poz 38
Vzorec 1 0.5 0.30
Vzorec 2 0.5 0.35
Vzorec 3 0.5 0.41
Poz 40
Vzorec 1 0.4 0.34
Vzorec 2 0.4 0.37
Vzorec 3 0.4 0.33
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
28
5.5 Priprava modela za izvajanje merske korekcije orodja
5.5.1 Redukcija 3D scana
Ker so računalniki v konstrukciji manj zmogljivi kot računalnik namenjen 3D skeniranju, smo scan, preden smo ga predali konstrukciji, reducirali. Poleg hitrejšega delovanja računalnika ogromno privarčujemo tudi na velikosti datoteke, s čimer manj obremenjujemo server (Tabela 5).
Z reduciranjem ne izgubimo veliko, saj programska oprema reducira število poligonov samo na mestih, kjer je površina relativno konsistentna (cilindri, ravnine…). Na območjih, kjer pa se oblika hitro spreminja (robovi, iztisi…), pa število poligonov ostane isto [7]. Željena stopnja redukcije je definirana v procentih, matematično ozadje redukcije je bolj podrobno prestavljeno v delu Y. H. Chen-a in sodelavcev.
Tabela 5: Primerjava reduciranega in nereduciranega scana
Število poligonov Velikost datoteke
Nereduciran model 980620 48Mb
Reduciran model 76924 3.7Mb
Slika 5.28: Število poligonov nereduciranega scana
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
29 Slika 5.29: Število poligonov reduciranega scana
Za dokaz trditve, da na točnosti scana ne izgubimo veliko, smo za referenčni model vzeli nereduciran scan in ga primerjali z reduciranim. Na sliki 5.30 je prikazana 3D primerjava, kjer zelena barva predstavlja odstopke nižje od +/- 0.01 mm.
Odstopki, nižji od 0.01 mm, na izvedbo korekcije nimajo bistvenega vpliva.
Slika 5.30: Primerjava reduciranega in nereduciranega scana (skala v mm)
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
30
5.5.2 Izvoz 3D scana v pravem koordinatnem sistemu
Za hitrejše delo v konstrukciji, smo iz programa Geomagic Control X izvozili 3D scan, poravnan po bazah.
Izvoženi scan ima isti koordinatni sistem kot referenčni model. To pomeni, da v vseh naslednjih korakih ni potrebno izvajati poravnave. Ob uvozu obeh modelov v Creo, kjer se je izvedla korekcija, sta bila modela že medsebojno poravnana po bazah.
5.6 Izvedba merske korekcije
5.6.1 Analiza rezultatov
Po izvedenih meritvah smo določili spremembe, ki so potrebne za izboljšanje rezultatov. Pri meritvah imata vpliv na končni rezultat dve lastnosti kosa – baze in geometrijske lastnosti kosa – zato se pri korigiranju orodja ne korigira samo oblike, temveč tudi baze. Ustreznost baz je najlaže preveriti z izdelavo dodatne 3D poravnave, ki jo izvedemo po metodi Best fit, kjer ne upoštevamo majhnih površin baz za poravnavo, temveč celoten kos. Če je rezultat po tej metodi bistveno boljši kot pri poravnavi po bazah, pomeni, da je potrebno korigirati tudi/samo baze. Če pa so rezultati po obeh metodah podobni, korigiramo samo geometrijske lastnosti kosa. Poravnana scana po Best fit metodi je prikazana na sliki 5.31.
Slika 5.31: 3D primerjava s poravnavo po Best fit (skala v mm)
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
31 Primerjava rezultatov po metodi Best fit in poravnavi po bazah je prikazana v tabeli 6.
Tabela 6: Primerjava rezultatov različnih metod poravnave
Pozicija 24 [mm] Pozicija 38 [mm] Pozicija 40 [mm]
Datum alignment 0.54 0.3 0.34
Best fit alignment 0.28 0.29 0.1
Razlika 0.26 0.01 0.24
Če so se splošne geometrijske lastnosti pri Best fit poravnavi izboljšale, se je pozicija baz bistveno poslabšala. To je prikazano na sliki 5.32 in sliki 5.33.
Glede na to, da rezultati, prikazani v tabeli 6, še niso idealni, je potrebna korekcija geometrijskih lastnostih, katerih oblike vplivajo na meritev pozicij 24, 38 in 40.
Zaradi zamikov prikazanih na sliki 5.32 in sliki 5.33, pa je potrebna tudi korekcija baze A in B.
Slika 5.32: Zamik baze A (skala v mm)
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
32
Slika 5.33: Zamik baze B (skala v mm)
5.6.2 Izdelava merske korekcije v CAD programu
Po določitvi vseh potrebnih korekcij smo se lotili modeliranja sprememb. Korekcijo lahko izvedemo na dva načina; prvi način, ki je primeren za bolj preproste korekcije, se izvede tako, da direktno spremenimo obliko oblikovnih vložkov orodja. Drugi, ki je sicer primernejši za bolj zahtevne korekcije, kot je ta, prikazana v diplomski nalogi, pa se izvede na način, da korekcijo opravimo na samem izdelku. Ker je orodje že od začetka modelirano tako, da je osnova za modeliranje kupčev kos, sestavni deli orodja pa so negativi osnovnega kosa, se ob vsakršni spremembi osnovnega kosa celotna oblika orodja samodejno posodobi.
Tak način dela skrajša čas modeliranja in zmanjša možnost napak, saj tako zahtevna korekcija vsebuje spremembe na veliko sestavnih delov orodja. Na sliki 5.34 je prikazano orodje, ki smo ga korigirali. Vse spremembe na posameznih sestavnih delih so bolj podrobno prikazane v prilogi A, kjer so vse površine, katerih oblika je bila spremenjena, označene z rdečo barvo.
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
33 Slika 5.34: Orodje RP19-0007
5.6.2.1 Prikaz spremembe osnovnega kosa
Na sliki 5.35 je prikazana 3D primerjava osnovnega modela kosa pred in po korekciji.
Slika 5.35: Primerjava modela kosa pred in po korekciji (skala v mm)
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
34
5.6.2.2 Prikaz spremenjenih orodnih delov
- Pozicija 002: korekcija baze A1 (Slika 5.36)
Slika 5.36: Sprememba vložka Poz002 (skala v mm)
- Pozicija 051: korekcija baze A2 (Slika 5.37)
Slika 5.37: Sprememba vložka Poz051 (skala v mm)
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
35 - Pozicija 050: korekcija baze B + korekcija pozicije 38 (Slika 5.38)
Slika 5.38: Sprememba vložka Poz050 (skala v mm)
- Pozicija 001: korekcija pozicije 38 + korekcija ravnine nad bazo A1 za zagotavljanje vzporednosti z bazo B (Slika 5.39)
Slika 5.39: Sprememba vložka Poz001 (skala v mm)
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
36
- Pozicija 030: korekcija baze C + korekcija pozicije 24 + korekcija pozicije 40 (Slika 5.40)
Slika 5.40: Sprememba vložka Poz030 (skala v mm)
- Pozicija 032: korekcija baze C + korekcija pozicije 24 + korekcija pozicije 40 (Slika 41)
Slika 5.41: Sprememba vložka Poz032 (skala v mm)
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
37 - Pozicija 31: korekcija baze C (Slika 5.42)
Slika 5.42: Sprememba vložka Poz031 (skala v mm)
- Pozicija 33: korekcija baze C (Slika 5.43)
Slika 5.43: Sprememba vložka Poz033 (skala v mm)
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
38
5.6.3 Kontrola izvedene korekcije
V orodjarstvu, kjer se izdeluje prototipne orodne dele, velikokrat pride do napak pri obdelavi (napačno določeno izhodišče, slab CNC program, napačno orodje, spuščene operacije obdelave…). Ključna je detekcija teh napak (Slika 5.44), saj v nasprotnem primeru prihaja do zamujanja rokov in zastojev proizvodnje. 100 % kontrolo vseh orodnih delov, ki zapustijo strojno orodjarno, je s KMM težko zagotavljati. Problem ni hitrost delovanja stroja, temveč čas, ki ga merilec porabi za izdelavo programa. Večina orodnih delov je namreč edinstvenih in zahtevajo izdelavo svojstvenega programa.
Tu se pokaže največja prednost 3D skenerja, saj lahko z nekaj vnaprej pripravljenimi programi (simple, medium, complex) v kratkem času preverimo večino izdelkov, katerih toleranca ni nižja kot točnost 3D skenerja. Prav tako pri skeniranju v enem skenu zajamemo vse pomembne lastnosti orodnega dela v nasprotju s KMM strojem, kjer moramo vse dimenzije, ki jih želimo preveriti, izrecno pomeriti (neustrezna kakovost kljub izvedeni meritvi potencialno ni zaznana).
V primerih, kjer pa je več enakih delov ali pa so tolerance višje, kot je točnost skenerja, se kontrolo izvede na KMM stroju.
Slika 5.44: Detekcija napake (skala v mm)
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
39
5.6.4 Kontrola navarjenega materiala
Po uspešni detekciji napake sledi popravilo neustreznih delov obdelovanca. V primeru, da storjena napaka iz kosa odvzame preveč materiala je tega potrebno ponovno dodati s postopkom laserskega varjenja.
V podjetju Polycom se večino laserskega varjenja izvaja s pomočjo zunanjih izvajalcev. Za zagotavljanje ustrezne kakovosti se s programskim paketom 3D skenerja pripravi barvni prikaz mest, kjer je z varjenjem potrebno dodati material (na vložku, prikazanem na sliki 5.44, je potrebno navariti material na mestih, kjer je model modre barve).
Po vrnitvi obdelovanca v podjetje se ga ponovno skenira in preveri, če je navarjenega dovolj materiala. Na sliki 5.45 je prikazan primer, pri katerem debelina vara ni zadostna za ponovno obdelavo. V primeru nadaljnje obdelave takega orodnega dela bi po nepotrebnem zapravljali strojne ure, saj bi po končani obdelavi obdelovanec lahko ponovno poslali na varjenje in obdelavo.
Slika 5.45: Prikaz premalo navarjenega materiala
Na sliki 5.46 pa je prikazan kos, na katerem je navarjenega dovolj materiala za nadaljnjo obdelavo.
Slika 5.46: Prikaz dovolj navarjenega materiala
Uporaba 3D skenerja za kontrolo brizgancev in mersko korekcijo orodja
40
5.6.5 Izdelava CNC programa
Pri izdelavi CNC programa je 3D skeniranje uporabno pri obdelavi navarjenega materiala.
Pred nakupom 3D skenerja so programerji ročno pomerili grobe dimenzije vara in dodali nekaj milimetrov dodatka za varnost. S temi meritvami so nato izdelali program, ki je lahko zaradi neučinkovitega merjenja imel veliko prostega teka ali pa celo kolizijo rezkarja z navarjenim materialom.
Z uporabo 3D skena pa programer uvozi STL model realnega stanja v program za izdelavo CNC kode in tako lahko efektivno izdela program z minimalno prostega teka.
V času Sars-cov-19, ko je zaželeno, da čim več zaposlenih dela od doma, pa je 3D skener pri izdelavi CNC kode še bolj nepogrešljiv, saj programerjem omogoča tudi tak način dela.
Potreben je le en prisoten v podjetju, da skenira kose z navarjenim materialom in scane naloži na mrežo, dostopno programerjem doma.
Na sliki 5.47 je prikazana CNC obdelava, izdelana s pomočjo 3D scana, prikazanega na sliki 5.46.
Slika 5.47: Uporaba 3D skena za izdelavo CNC programa
Rezultati in Diskusija
41
6 Rezultati in Diskusija
Po končani merski korekciji orodja smo opravili nov preizkus na stroju za brizganje plastike.
Dobljene kose smo ponovno skenirali in jih po istem postopku kot v poglavju 5.4. uvozili v program za izvajanje meritev. Na sliki 6.1 je prikazana 3D primerjava referenčnega kosa z novim brizganim kosom.
Slika 6.1: 3D primerjava po izvedeni merski korekciji (skala v mm)
Rezultati in Diskusija
42
Da se prepričamo v stabilnost postopka, smo tudi pri ponovnem preizkusu pomerili tri kose. Rezultati preizkusa so prikazani v tabeli 7.
Tabela 7: Rezultati meritev po korekciji
Toleranca [mm] Izmerjena vrednost [mm]
Poz 24
Vzorec 1 0.5 0.29
Vzorec 2 0.5 0.23
Vzorec 3 0.5 0.29
Poz 38
Vzorec 1 0.5 0.11
Vzorec 2 0.5 0.04
Vzorec 3 0.5 0.11
Poz 40
Vzorec 1 0.4 0.22
Vzorec 2 0.4 0.23
Vzorec 3 0.4 0.26
Pred izvedbo korekcije so bili rezultati meritev pozicije 24, 38 in 40 nad ali tik pod dovoljeno toleranco, kar bi v prihodnosti lahko povzročalo težave, saj s časom mere kosov nihajo in hitro lahko presežejo dovoljeno odstopanje. Po opravljeni korekciji so se rezultati bistveno izboljšali (izboljšave so prikazane v tabeli 8)
Tabela 8: Prikaz izboljšav
Izboljšava [mm] Povprečna izboljšava [mm]
Poz 24
Vzorec 1 0.25
0.31
Vzorec 2 0.41
Vzorec 3 0.27
Poz 38
Vzorec 1 0.19
0.27
Vzorec 2 0.31
Vzorec 3 0.30
Poz 40
Vzorec 1 0.12
0.11
Vzorec 2 0.14
Vzorec 3 0.07
43
7 Zaključki
Ugotovitve in zaključki so prikazani v naslednjih točkah:
1) Pri izvajanju merskih korekcij orodja je 3D skeniranje v našem podjetju postalo nepogrešljivo. Če se skena ne uporabi za samo pridobivanje dimenzij, se ga vedno uporablja za lažjo predstavo deformacij (veliko bolj pregledno in intuitivno kot meritve iz KMM, ki so predstavljene v obliki ogromno številskih vrednosti v Excel tabeli).
2) Prav tako se skeniranje uporablja med samim preizkusom orodja na stroju za brizganje plastike, saj lahko hitro opazujemo vpliv spreminjanja parametrov brizganja in tako skušamo poiskati najbolj primerne parametre.
3) 3D skener se vedno pogosteje uporablja tudi za izdelavo merskih poročil, ki se jih pošlje kupcu, saj nekateri kupci definirajo zahteve na način, da jih je najlažje izmeriti s 3D skenerjem (uporaba geometrijskih toleranc: v primeru profila poljubne površine moramo za njeno meritev na KMM pri merjenju ene pozicije potipati mnogo točk, v primeru 3D skenerja, kjer imamo pomerjeno že celotno površino, pa to predstavlja le en klik). Prav tako se povečuje uporaba modela, zapisanega po standardu PMI STEP AP242, ki omogoča, da naročnik izdelka na referenčnem CAD modelu v 3D prostoru definira tolerirane dimenzije. To nam bistveno skrajša čas izdelave poročila, saj Geomegic Control X pri takem modelu samodejno izdela vse meritve.
4) Pri popravilu orodnih delov, kjer je z varjenjem potrebno dodajati material, je 3D skener zelo uporaben za kontrolo navarjenega materiala; s kontrolo se prepričamo, da je le-tega dovolj in ne bo po končani obdelavi še vedno na orodnem delu nedokončana oblika. Poleg kontrole pa se narejen sken uporabi tudi za izdelavo CNC programov. Z uporabo skena se zmanjša čas obdelave, saj je manj prostega teka, prav tako pa se zmanjša tudi možnost kolizije rezkarja.
Zaključki
44
5) Uporabnost skenerja za končno kontrolo orodnih delov pa se je izkazala za nekoliko manj uporabno, kot smo pričakovali. Skeniranje orodnih delov se časovno ne izplača, saj v povprečju za meritev vseh kosov (kjer je večinoma več medsebojno enakih), s skeniranjem porabimo več časa. Prav tako se orodne dele kontrolira večkrat, pri čemer je program pri KMM že narejen in meritev traja nekaj minut, pri 3D skeniranju pa je postopek pri drugi ponovitvi enak kot pri prvi. Poleg več porabljenega časa sta točnost in natančnost skenerja nekoliko preslaba; pri merskem volumnu FOV300 proizvajalec reklamira +/-0.03 mm, vse zapiralne površine na orodnih delih pa imajo toleranco +/- 0.01 mm.
V podjetju Polycom je uporaba skenerja znižala čas korekcije orodja (hitreje pridemo do meritev in lažja izvedba korekcije orodja). Z njegovo uporabo so se znižali časi obdelave orodnih delov, znižal se je vhod orodnih delov neustrezne kakovosti v proizvodnjo, hkrati pa omogoča še lažjo in hitrejšo izdelavo merskih poročil.
Izkazalo pa se je, da 3D skener ne more biti direktna zamenjava za koordinatni merilni stroj, ki ima še vedno svoje mesto v naši orodjarni.
Predlogi za nadaljnje delo
V prihodnosti bi bilo koristno pridobiti možnost vzvratnega inženiringa, ki bi ga koristili za izdelavo CAD modelov starih orodij, ki niso izdelana v našem podjetju in za katere nimamo ustrezne dokumentacije. Slednjo potrebujemo za ustrezno popravilo ali potencialno izdelavo novih orodnih delov.
45
Literatura
[1]. 3D Scanning, v Wikipedia, dostopno na:
https://en.wikipedia.org/wiki/3D_scanning [ogled 22.7.2021]
[2]. Metrology.news, 5-Axis Ceramic-Bridge CMM Launched, dostopno na:
https://metrology.news/5-axis-ceramic-bridge-cmm-launched/ [ogled 24.8.2021]
[3]. NeoMetrix, What You Need to Know About 3D Scanning, dostopno na:
https://3dscanningservices.net/blog/what-you-need-to-know-about-3d-scanning/
[ogled 22.7.2021]
[4]. AD-PROTECH, Raptor 3DX, dostopno na:
https://w48738311.readyplanet.site/17514194/raptor-3dx [ogled 22.7.2021]
[5]. FIRSTPOWER, Raptor 3Dx, dostopno na:
http://en.firstpower-3d.com/product/17.html [ogled 22.7.2021]
[6]. R. Mendřický, “Impact of applied anti-reflective material on accuracy of optical 3d digitisation,” Materials Science Forum, vol. 919, pp. 335–344, 2018
[7]. Y. H. Chen, C. T. Ng, and Y. Z. Wang, “Generation of an stl file from 3D measurement data with User-Controlled data reduction,” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 15, no. 2, pp. 127–131, 1999.
.
Literatura
46
Priloga A
1. Oblikovni vložek poz. 001, 1kos
2. Oblikovno jedro po. 002, 1 kos
Opis spremembe na orodju/Tool change description
Številka orodja
Tool number
(št. orodja na kateri se dela spremeba)
Delovni nalog
Work order
(pod katero št. se vodi sprememba)
Oznaka ponovitve
Loop
(Oznaka loop-a)
Datum spremembe
Date of change
Rok za spremembo
Deadline
Konstruktor:
Tool designer:
RP19-
0007 RP19-0007 G
2.12.2020 14.12.2020Korekcija mer, variti (3) Korekcija mer (3)
3. Oblikovni vložek poz. 005, 1 kos
4. Oblikovno jedro poz. 006, 1 kos: nov kos
5. Stransko jedro poz. 030, 1 kos
Korkekcija mer (2) Korekcij mer, variti (2)
Korekcija mer, variti (3)
6. Stransko jedro poz. 031, 1 kos
‐
7. Stransko jedro poz. 032, 1 kos
8. Stransko jedro poz. 033, 1 kos
Korekcija mer, varit (3)
Korekcija odzdačitveneg a kanala, variti
Korekcija mer, variti (3)
9. Stransko jedro poz. 035, 1 kos
10. Stransko jedro poz. 037, 1 kos
11. Oblikovni vložek poz. 050, 1 kos
Korekcija mere (2)
Korekcija mere (3)
Korekcija mer, variti (3)
12. Oblikovno jedro poz. 051, 1 kos
13. Oblikovni vložek poz. 055, 1 kos
14. Oblikovno jedro poz. 056, 1 kos: nov kos
Korekcija mer (2)
Korekcija mer (2)
Zamakniti odzračitveni kanal
Korekcija mer, variti (3)
15. Izmetač poz. 303, 1 kos
16. Izmetač poz. 308, 1 kos
Korekcija mer, varit (3)
Korekcija mer, varit (2)