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大型铸件的三维扫描和 CAD 比较

质量控制、虚拟装配、工程、数控编程:MetraSCAN 3D 光学三坐标扫描仪支持大量由木材、塑料块材料和泡沫制成的大型铸造模型的生产流程

 

Duisburger Modellfabrik GmbH 公司的核心业务是生产由木材、塑料块材料和泡沫制成的大型铸造模型,其用于制造由钢、灰铁或球墨铸铁制成的蒸汽和燃气轮机、发动机机座、柴油发动机和风力涡轮机部件。

越来越多的客户要求我们将生产出来的模型设备与原始 CAD 数据进行比较。一个模型设备由模型和芯盒组成。这些后来在铸造厂作为工具用于制造模具(独立部件,见图)。Duisburger Modellfabrik 在其开业前几年曾向第三方购买数字测量服务。他们很快就决定购买自己的测量系统以降低成本,并避免模型建造商和测量师之间的摩擦损失。由于公司生产的部件长、宽、高均达到数米,因此找到一个能够快速、方便地扫描大型表面的三维测量系统就显得尤为重要。当然,决不能以牺牲精度为代价。由于公司没有专门的测量室,测量系统必须是便携式的,并且能够承受不利的环境因素影响(如灰尘、污垢、振动),换句话说,公司几乎可以在任何地方使用它。

 

在工作流程中使用三维扫描仪

他们决定采用 Creaform 形创公司的 MetraSCAN 3D 光学三坐标扫描仪,这款扫描仪专为用于制造业中的高精度、可重复的计量级测量和 3D 几何表面检测而设计。他们决定的主要因素是该扫描仪具有高度灵活性、能够对底切进行数字化处理及其虚拟装配功能。

并不是所有的模型夹具都需要进行虚拟测量。但在必要的情况下,在完成每个独立部件后,会对它们进行扫描。过去,Duisburger Modellfabrik 公司依赖于服务提供商,因此这是不可能实现的。为了充分利用专程雇来的计量服务所提供的服务,必须提前完成大量部件的生产,而扫描这些部件需要大约三天的时间。但现在,刚生产好的部件可以直接用自有的三维扫描仪来测量,然后运往客户所在地。

Duisburger Modellfabrik GmbH 公司的董事总经理 Herbert Schild 先生指出:“对我们来说,在我们的工作流程中部署 MetraSCAN 3D 以及培训我们的员工是轻而易举的事,因为我们的员工已经拥有 CAD/CAM 方面的经验,所以他们对计算机相关工作有浓厚的兴趣。通过扫描未完成的部件,可以编程一个理想的铣削路径,避免刀具多次空转。”

Duisburger Modellfabrik GmbH 的生产车间,员工使用 Creaform MetraSCAN 3D 扫描零件

模型设备的生产车间。直接对部件进行三维测量。

 

未完成和已完成部件的三维测量

在本案例中,必须扫描一个未完成的发动机模型设备部件,然后再扫描一个已完成的部件(见上图)。Duisburger Modellfabrik GmbH 公司的每个项目理论上都遵循以下模式:

  • 接收客户的成品部件数据
  • 创建未完成部件的数据,设置加工余量和应用拔模角度;这些是将模型从模具中取出或将型芯从芯盒中取出的必要条件。
  • 使用 CAD 创建模型设备
  • 铣削和制造模型设备
  • 运用 MetraSCAN 3D 对各个成品部件进行三维扫描
  • 将数据与构建的数据进行匹配
  • 将数据与客户的成品部件数据进行比较
  • 对成品铸件进行三维扫描
  • 将铸件与客户的成品部件数据进行比较
VXelements 中零件扫描数据的屏幕截图 模型设备的CAD截图

VXelements 中的扫描数据和模型设备的 CAD 数据

Duisburger 的员工在电脑屏幕上使用 PolyWorks Inspector 观看与客户成品零件数据的颜色匹配

用 PolyWorks Inspector 与客户的成品部件数据进行颜色匹配

 

MetraSCAN 3D 光学三坐标扫描仪支持 Duisburger Modellfabrik 公司的哪些流程?

质量控制

在制作毛坯件时,MetraSCAN 3D用于对部件进行精确的数字化采集,随后工作人员在 InnovMetric 公司的 PolyWorks 软件中使用颜色对比进行几何检测。该测量系统因其便携性可以带到部件所在位置,并快速、精确地扫描部件,不受部件尺寸限制。即使是凹槽等难以触及的区域或者高亮反光的表面,它都能轻松驾驭,无需喷粉。

虚拟装配

此外,即使部件拆卸后,用户也可以测量它们在实际装配状态下的样子。这是通过目标模型的智能使用来实现的,因此这使得与实际数据的比较更加容易。

工程

有些原型需要用 CAD 来调整。您可以在 CAD 中轻松调整和设计扫描数据,即使是复杂的自由曲面,调整也不费吹灰之力。输出的 stl 数据使之可行,甚至在逆向工程中可以对更加复杂的自由曲面进行调整。

Duisburger 员工使用 creaform MetraSCAN 3D 扫描零件,C-Track 和后台计算机屏幕

数控编程

当然,成品也是需要扫描的,以检查其尺寸精度。然而,三维数据也可以用来对铣床进行编程。因此,铣削不是“盲目”进行的,从而大大降低了成本。

满意度管理

使用 MetraSCAN 3D 光学三坐标扫描仪为我们公司带来了巨大的优势。我们可以非常快速和准确地在工作环境中直接扫描大尺寸部件。测量系统的灵活性、准确性和性能非常适合我们每天都在不断变化的需求和部件。因此,即使是复杂的模型设备,我们也能保证高质量和高精度。还有,通过购买 Creaform 形创公司的测量系统,我们开辟了新的业务领域。其中包括逆向工程、艺术和造船。此外,我们还为客户提供用于测量铸件的扫描服务。是 Creaform 形创公司的 MetraSCAN 3D 光学三坐标扫描仪赋能我们做到这一高度的”Schild 先生总结道。

本文作者 Creaform

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