Видеоизмерительная система iNEXIV VMA-4540 производства фирмы Nikon (Япония) помогает компаниям ускорить процесс прохождения сертификации по стандарту в области проектирования и разработки авиакосмической и оборонной промышленности AS9100.
Что общего между орбитальным телескопом, позволяющим отображать в реальном времени звездный Млечный Путь, и первыми «полностью английскими» наручными часами, технология производства которых разрабатывалась в течение целого полувека? Это британская компания Microtec EDM, расположенная в Базилдоне. Именно эта фирма изготавливает прототипы и детали для обеих разработок, а также для целого ряда других инновационных и широкомасштабных проектов.
Недавно компания Microtec EDM значительно расширила спектр возможностей своего отдела метрологии, приобретя мощную видеоизмерительную систему с iNEXIV VMA-4540 производства Nikon.
До внедрения в эксплуатацию этого оборудования в конце 2014 года, компания Microtec использовала видеоизмерительную систему с ручным управлением от другого производителя.
Грэм Крэнфилд, владелец и управляющий директор Microtec EDM отмечает: «Мы уже в течение 7 лет работаем в рамках многолетнего контракта по производству деталей для авиакосмического применения с использованием технологий микрообработки и шлифования никель медного сплава. До этого полная инспекция таких изделий с использованием старой видеоизмерительной системы с ручным управлением занимала не менее 20 минут. Теперь же, когда работа выполняется с помощью системы Nikon, тот же цикл инспекции выполняется в автоматическом режиме всего за двадцать секунд. Подобная экономия времени коренным образом изменила и повысила продуктивность нашего отдела метрологии».
Грэм Крэнфилд пояснил, что для выполнения этой достаточно сложной работы по программированию их видеоизмерительной системы iNEXIV VMA-4540 им потребовалось всего несколько часов.
Управляющий директор Microtec EDM Грэм Крэнфилд
проводит инспекцию габаритного стального компонента
Этот процесс станет еще короче, когда сотрудники компании более полно изучат возможности ее программирования. Для часто повторяющихся заказов автоматизированный процесс измерений в дальнейшем позволит сэкономить много времени. Даже при измерении всего нескольких десятков ответственных деталей аэрокосмического назначения время, затраченное на программирование, оправдывает себя, а нашему предприятию требуется выпускать ежегодно несколько тысяч таких деталей. И даже если необходимо провести инспекцию только одного из двенадцати, то экономия времени на измерительной работе только в 2015 году будет вдвое больше времени, затраченного на программирование. Небольшие же партии прототипов и компонентов можно инспектировать с помощью системы iNEXIV VMA-4540, настроенной на режим ручного управления работой.
Широкий ассортимент деталей различных размеров
Работа, проведенная компанией Microtec, включает в себя изготовление сложных деталей для совместной космической автоматической миссии к Меркурию Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), которая будет запущена в июле 2016 года. Полет до самой маленькой планеты земной группы в нашей Солнечной системе продлится семь с половиной лет. Еще один проект предусматривает создание опытных образцов и деталей для орбитального телескопа.
В обоих случаях, подлежащие контролю детали имеют довольно большие геометрические размеры. Однако компанией Microtec EDM на контрактной основе производятся и изделия значительно меньших геометрических размеров, вплоть до 20 микрон, что ставит эту компанию в особый ряд специализированных производителей деталей и услуг с помощью проволочно-вырезных электроэрозионных станков электроискровой обработки в Великобритании.
Один из текущих проектов в области производства специализированных изделий включает в себя производство миниатюрных деталей с применением электроискровой обработки, имеющих прецизионные пазы шириной 30 мкм и глубиной 3 мм в меди для реактивных двигателей, разработанных в Оксфорде. Здесь разрабатывается Mach 5 — многофункциональный двигатель для запуска спутников. Еще один проект предполагает электроэрозионную резку в медных пластинах толщиной 70 мкм и молибденовых сетках.
Компания Microtec также поставляет детали механизмов фирме Charles Frodsham & Co, изготавливающей часы для британской королевской семьи.
В 2015 году управляющий директор фирмы Филипп Уайт планирует выпустить первые наручные часы, где все детали будут собственного английского производства. Весь процесс производства часов от начала и до конца будет осуществляться в мастерской компании, расположенной около Хетфилда, Восточный Суссекс.
Компании Charles Frodsham и Microtec давно и тесно сотрудничают. Charles Frodsham выполняет обработку корпусов золотых часов и производит пружины для часовой компании.
Молибденовая сетка для электронно-лучевой трубки
Меньшая по размерам видеоизмерительная система Nikon около пяти лет находилась в использовании в мастерской компании Charles Frodsham, расположенной в г. Гастингс. Г-н Уайт рекомендовал компании Microtec эту модель из-за ее надежности и точности, а также профессионального послепродажного обслуживания. Г-н Крэнфилд провел сравнительный анализ оборудования других потенциальных поставщиков, но не нашел лучшего варианта. В процессе изучения он обнаружил, что некоторые другие марки оборудования на рынке видеоизмерительных систем на самом деле внедряют ахроматическую линзу Nikon, которая позволяет лучше корректировать хроматическую и сферическую аберрации, чем обычные ахроматические линзы. Это помогло ему прийти к выводу, что предложение компании Nikon является наиболее оптимальным.
Многоцелевые рынки
Аэрокосмические и оборонные контракты являются основой бизнеса компании Microtec. Среди постоянных клиентов такие концерны, как Rolls-Royce, BAE Systems, Selex Galileo и Astrium. Это основная причина, по которой Microtec старается пройти сертификацию по стандарту AS9100 с помощью приобретенной видеоизмерительной системы iNEXIV от фирмы Nikon. Программное обеспечение VMA Automeasure для видеоизмерительной системы автоматически сравнивает результаты измерений с CAD-моделями и позволяет быстро создавать отчеты в формате согласно стандарту AS9100.
Автоспортивная отрасль, тесно связанная с аэрокосмической, с технологической точки зрения, становится все более важным целевым рынком. Еще одна специализация фирмы Microtec — сфера медицины и стоматологии, где часто необходима комплексная обработка сложных материалов. Один из текущих контрактов заключен на производство микропинцетов с зубчиками, которые обрабатываются на электроэрозионном станке с проволокой толщиной 20 мкм, что в среднем в пять раз тоньше человеческого волоса.
Другое направление медицинских работ требует производства формы пластикового фильтра, используемого в стоматологии, толщиной стенки 0,25 мм. В 1990-ые годы изготовление этих форм и медицинских инструментов занимало 80% от всего оборота компании Microtec. Но в последующие годы эта цифра сократилась до 20%, когда Китай поглотил большую часть этого бизнеса. Однако, в последнее время этот процент начал опять расти, поскольку возращение к собственному изготовлению форм стало актуальным из-за увеличения стоимости размещения производства за рубежом, а также из-за постоянно возникающих проблем с качеством и логистикой.
Бесконтактные 2D и 3D измерения
Большинство работ на проволочно-вырезных электроэрозионных станках требуют 2D инспекции, для которой технология видеоизмерения является идеальной. Однако, для некоторых деталей, обработанных на электроэрозионных станках, необходимо проводить 3D измерения. В связи с этим, одно из преимуществ видеоизмерительной системы iNEXIV — это сверхдлинное рабочее расстояние в 73,5 мм, обеспечивающее достаточный зазор для измерения высоты.
Рабочий экран программы VMA AutoMeasure.
На экране отображаются исследуемая область,
текущие координаты, тестовая последовательность
Проведение 3D измерений распространяется на изготовление пресс-форм. В начале января 2015 года компании Microtec была поставлена задача обновления формы для литья пластмассы под давлением для производства электрических штепсельных розеток по заказу британского производственного предприятия МК. Какие-либо чертежи или CAD-модель не были доступны, а геометрические размеры поврежденных ребер жесткости пресс-формы были восстановлены с помощью системы iNEXIV путем измерения высоты и ширины соответствующих срезов.
Аналогичная процедура позволяет осуществить обратное проектирование (Reverse Engineering) прежних версий деталей, для которых уже нет исходных данных. Например, когда речь идет о деталях для раритетных моделей автомобилей. В этом случае после сбора данных выводится файл в формате dxf, который может использоваться непосредственно ЧПУ станка или системой CAD/CAM для создания траектории перемещения режущего инструмента. Программное обеспечение Nikon с функцией передачи полученных данных для CAD-модели позволяет сравнить обработанную деталь с dxf-файлом, чтобы убедиться, что она находится в пределах допустимых значений.
Работа с контактной измерительной головкой
Некоторые конструктивные особенности деталей, имеющие наклонную поверхность или срезы, не поддаются оптическому измерению. В таких случаях, iNEXIV VMA-4540 позволяет использовать системы контактной измерительной головки Renishaw TP20 или TP200 для сбора данных о координатах для трехмерных измерений. Головка смещена относительно оптической оси, но работает в том же координатном пространстве с поправкой на рабочий диапазон. Для смены головок предусмотрено специальное устройство.
Мистер Крэнфилд продолжает: «Мы обычно используем оптический контроль, если это возможно, так как в целом это быстрее. Однако, если детали имеют неправильную форму или они не безупречно чистые, работа с контактной измерительной головкой — лучший вариант. С другой стороны, некоторые особенности формы деталей было бы трудно измерить таким образом, например, в случае криволинейной поверхности купола, поскольку производить расчеты для корректировки диаметра наконечника датчика в каждой точке измерения по всей поверхности было бы непрактично. Используя возможности автофокусировки в системе iNEXIV, мы можем очень быстро и точно зафиксировать высоту».
Инспекция крупных образцов возможна благодаря контактной измерительной головке
Существует также опция высокоскоростного лазерного автофокуса (Laser AF), об установке которой мы сейчас думаем. Она хорошо подходит для высокоточных измерений плоских поверхностей по оси Z». Также, на практике возможно объединять оптические и контактные измерения в одном цикле инспекции. Это еще один вариант, который Microtec планирует использовать.
Например, детали телескопа BepiColombo требуют в основном оптических 2D измерений апертур, но есть множество отверстий с резьбой диаметром 2 мм, расположение которых нужно исследовать при помощи контактной измерительной головки в рамках той же программы инспекции. Для этой работы используется алгоритм «сшивки» изображений, предоставляемый в рамках ПО Nikon. Кроме того, сшивка нескольких изображений на разных высотах по оси Z (EDF) позволяет отобразить на мониторе высокие детали на всю глубину фокуса.
Система iNEXIV является более универсальной благодаря наличию различных вариантов освещения. Она имеет эпископическое, диаскопическое светодиодное освещение и 8-сегментное светодиодное кольцо. Их сочетание позволяет точно определять границы объекта с низким контрастом. Даже когда обрабатываемая деталь смещена, система интеллектуального поиска позволяет найти ее на основе изображения, записанного в обучающем файле. Обнаружению помогает широкое поле зрения с размером 13,3 х 10 мм с оптическим увеличением от 0,35 до 3,5х в пять дискретных шагов, что позволяет провести точные измерения и получить изображения с высоким разрешением.
Знаете ли Вы?
В данной статье приведен опыт использования видеоизмерительной системы зарубежными предприятиями, однако «Совтеcт АТЕ» может поделиться собственным опытом практического применения системы iNexiv. В этом году для одного из отечественных предприятий, производящего химволокно, нашей компанией была проведена инспекция фильерных пластин иностранного производства (Китай). При помощи видеоизмерительной системы iNexiv VMA-2520, используемой «Совтест АТЕ» для собственных нужд, было выявлено несоответствие фильерных пластин конструкторской документации на них. По результатам данной работы партия фильерных пластин была забракована, что в свою очередь, позволило избежать простоя и значительных убытков для предприятия Заказчика!
