Vir znanja in izkuenj za stroko Portoro, 6. in 7. junij 2016

INDUSTRIJSKI FORUM IRT 2016 195

AVTOMATIZIRANO 3D OPTINO MERJENJE V ORODJARNI- LTH CASTINGS

Miha KOIR1, Josip KOS2, Nenad DRVAR2, Davorin KRAMAR3

1 LTH CASTINGS d.o.o., Ljubljana 2 TOPOMATIKA d.o.o., Zagreb

3 UL, Fakulteta za strojnitvo, Ljubljana IZVLEEK LTH Casting, kot eno izmed vodilnih slovenskih izvoznih podjetij delov za avtomobilsko industrijo kontinuirano vlaga v nove tehnologije, katere omogoajo hitreje in precizneje merjenje, ki ustrezajo zahtevam orodjarne, ter kupcem izdelkov, katerih je iz leta v leto ve. Leta 2009 smo pridobili prvo 3D merilno optino kamero ATOS za potrebe meritev v konstrukciji, orodjarni, livarni ter oddelku obdelave izdelkov. Iz leta v leto so se zahteve in koliina meritev poveevale, zato smo v elji po doseganju visokih zahtev, ter im veji kakovosti, v naem podjetju v zaetku leta 2016 pridobili avtomatizirano 3D optino merilno celico ATOS ScanBox 6130. Programiranje kamere je enostavno e posebej pri merjenju ponavljajoih se kosov . Scanbox nam omogoa avtomatizirano, zanesljivo in hitro merjenje povrin ter primerjavo med teoretinimi 3D modeli, merjenja odstopanj od teoretinih vrednosti, debeline sten merjenca, pozicije izvrtin ali cilindrov, pravokotnosti, simetrinosti... Prav tako nam program omogoa statistino analizo podatkov s katero lahko spremljamo obnaanje posameznih komponent po razlinih operacijah. Z vpeljavo sistema ATOS ScanBox se je pospeil as in kakovost naih meritev, tako za potrebe orodjarne, kot tudi za ostale oddelke v podjetju.

.

1. UVOD

Zahteve po visoko kvalitetnih meritvah in hitro dobljenih rezultatih meritev so nas prisilile v nabavo 3D optine merilne celice ATOS ScanBox 6130. Avtomatizirana merilna celica nam omogoa hitro in kvalitetno merjenje predvsem ponavljajoih gravurnih delov.

Slika 1: Atos ScanBox 6130

2. AVTOMATIZIRANA MERILNA CELICA

Avtomatizirana merilna celica ATOS Scanbox je zasnovana tako, da sistem omogoa hitro, enostavno, varno in zanesljivo merjenje vseh vrst gravurnih oblik.

2.1 Nameanje merjencev

Enostavno nameanje in odstranjevanje merjencev je omogoeno zaradi enostavnega dostopa do vrtljive mize. Merjence lahko enostavno transportiramo na mizo z dvigalom (slika 3) ali z razlinimi izvedbami paletnih viliarjev (slika 4) . Na vrtljivo mizo dimenzij 1600x800 mm lahko postavimo merjence do 2000 kg, kar je za potrebe nae orodjarne povsem dovolj. Dvigala so po proizvodnji nameena tako, da lahko merjenec prenesemo direktno iz obdelovalnega stroja na vrtljivo mizo in obratno, brez vmesnega prelaganja.

AVTOMATIZIRANO 3D OPTINO MERJENJE V ORODJARNI- LTH CASTINGS Miha KOIR1, Josip KOS2, Nenad DRVAR2, Davorin KRAMAR3 1 LTH CASTINGS d.o.o., Ljubljana, 2 TOPOMATIKA d.o.o., Zagreb 3 UL, Fakulteta za strojnitvo, Ljubljana

196 INDUSTRIJSKI FORUM IRT 2016

Slika 2: Nalaganje z elektrinim paletnim

viliarjem

Slika 3: Nalaganje s pomojo mostovnega dvigala

3. VIRTUALNI MERILNI PROSTOR (VMR)

Programska oprema VMR (slika 5) povezuje merilni sistem ATOS s funkcijami modula robota, modula vrtljive mize in ohija stroja

Varnostne funkcije virtualnega merilnega prostora

Preverjanje, da na poti robota v dovoljenem delovnem obmoju VMR ne more priti do trkov

Preverjanje, da poloaji robota ne morejo povzroiti trkov

Virtualni pomik v poloaje robota

Slika 4: Programska oprema VMR

3.1 Krmiljenje v VMR Krmiljenje naprave ATOS ScanBox se

izvaja prek virtualnega merilnega prostora VMR, ki je virtualna in funkcionalna simulacija dejanske naprave. Sam virtualni prikaz ni omejen le na merilni prostor, temve se nanaa tudi na specifine module robota, vrtljive mize in skenerja, vkljuno z njihovimi obmoji premikanja ter omejitvami. Simulacija nam zazna vsak morebitni trk (slika 6), ki ga lahko odpravimo z novim izraunom ustrezne poti robota.

Slika 5: Opozorilo za trk v simulaciji

Do realnega trka lahko pride samo v primeru, da simulacijo izvajamo z uporabo napanega CAD modela merjenca ali pa z razlino postavitvijo merjenca v realnem prostoru napram CAD modela v simulaciji.

Krmiljenje je enostavno in nam omogoa razline naine:

AVTOMATIZIRANO 3D OPTINO MERJENJE V ORODJARNI- LTH CASTINGS Miha KOIR1, Josip KOS2, Nenad DRVAR2, Davorin KRAMAR3

1 LTH CASTINGS d.o.o., Ljubljana, 2 TOPOMATIKA d.o.o., Zagreb 3 UL, Fakulteta za strojnitvo, Ljubljana

INDUSTRIJSKI FORUM IRT 2016 197

3.1.1 Rono nastavljanje pozicij skeniranja Pri tem nainu sami doloimo pozicije iz

katerih elimo narediti skeniranje merjenca, pot med pozicijami program doloi sam, tako da ni nobenega trka. Tak nain se uporablja za skeniranje enostavnejih oblik.

Slika 6: Rono nastavljanje pozicij

3.1.2 Avtomatsko doloanje pozicij skeniranja napram oznaene geometrije na CAD modelu

Glede na eljeno oznaeno geometrijo (slika 8), ki jo elimo skenirati, nam program sam doloi optimalno tevilo pozicij skeniranja.

Slika 7: Oznaena geometrija, ki jo elimo skenirati

Pozicije, ki nam jih predlaga program, lahko po elji enostavno spreminjamo. Skeniranje po tem nainu doloanju pozicij je hitreje, saj je tevilo posnetkov optimalno. as skeniranja se nam je z tem zelo skrajal, tako da hitreje pridobimo

zahtevane meritve. Veina gravur v nai orodjarni ima zahtevno geometrijsko obliko, tako da za doloanje pozicij skeniranja veinoma uporabljamo avtomatsko nastavljanje, ker omogoa hitreje merjenje.

4. UPORABA V ORODJARNI

Avtomatizirana merilna celica ATOS ScanBox, nam omogoa merjenje vseh vrst gravurnih delov za orodja za tlano litje, delov za obrezilna orodja in vpenjalne priprave. Z hitro dobljenimi rezultati, ki nam jih zaradi avtomatizacije sistema pridobi merilna celica, lahko hitro ukrepamo v primeru odstopanj na naem merjencu.

V orodjarni se po veini obdeluje samo materiale po kaljenju. Vso grobo izdelavo na gravurnih delih izvajajo kooperanti. Vsi te gravurni deli se kontrolirajo na ATOS merilni celici, saj je morebitno odpravljanje napak pred toplotno obdelavo (slika 9) najlaje( varjenje..). Merimo tudi gravurne dele po toplotnih obdelavah (slika 10) . Po toplotni obdelavi se material lahko zelo deformira. Model, ki ga pridobimo z skeniranjem se uporablja kot referenni model za CAM programiranje. Ko je kos dokonno obdelan, pa se kontrolira konne dimenzije in obliko (slika 11).

Slika 8: Odstopanja gravure pred toplotno obdelavo

Slika 9: Odstopanja gravure po toplotni obdelavi

AVTOMATIZIRANO 3D OPTINO MERJENJE V ORODJARNI- LTH CASTINGS Miha KOIR1, Josip KOS2, Nenad DRVAR2, Davorin KRAMAR3 1 LTH CASTINGS d.o.o., Ljubljana, 2 TOPOMATIKA d.o.o., Zagreb 3 UL, Fakulteta za strojnitvo, Ljubljana

198 INDUSTRIJSKI FORUM IRT 2016

Slika 10: Odstopanja gravure po konni obdelavi

Z avtomatizirano merilno celico smo mono pospeili as meritev. Programe za skeniranje je potrebno pripraviti le za prvo merjenje na gravurnem delu. Vsako ponovno merjenje pa samo pripravimo merjenec, postavimo na zahtevano pozicijo na mizi, izberemo program, ki smo ga uporabili e pri predhodnem merjenju in skeniramo. S tem imamo v kratkem asu pridobljenih veliko meritev.

4.1 Merjenje med obdelavo

Na gravurnih delih redno prihaja do sprememb geometrije gravurnih oblik zaradi zahtev kupca, livarskih tehnologovPo spremembi CAD modela primerjamo osnovni model (pred spremembo) s spremenjenim modelom. Na ta nain pridobimo 3D sliko (slika 11), na kateri lahko zelo natanno oznaimo kje in koliko materiala moramo nanesti (varjenje) ali odvzeti (rezkanje). Po navadi konstrukcija uporablja tak princip za sheme varjenja. S tem se izognemo prekomernemu varjenju. Tako zmanjamo as varjenja, obrabo materiala zaradi varjenja ter zmanjamo tudi as obdelave vara.

Slika 11: Prikaz odstopanj dveh CAD modelov

Med samim varjenjem z 3D kamero kontroliramo ali je dovolj navarjenega materiala. Programe za skeniranje prilagodimo tako, da se pomeri samo zahtevan detajl, ki je navarjen (slika 12). Iz teh meritev se natanno vidi, kje in koliko materiala je e potrebno navariti. Ker nam avtomatizacija procesa omogoa hitre meritve, lahko med varjenjem vekrat merimo in tako zagotovimo, da je zagotovo dovolj navarjenega materiala. e je sprememba vejega obsega in je potrebno ve navariti in posledino tudi ve obdelati se model, ki ga dobimo pri meritvah uporabi tudi kot referenni model za CAM programiranje.

Slika 12: Kontrola varjenja

Avtomatizirano merilno celico uporabljamo tudi za merjenje sestavnih delov orodij za tlano litje, kjer se izvedejo predelave oblike. Star, obrabljen sestavni del pomerimo in ga primerjamo z novim CAD modelom (slika 13) . Tako natanno vidimo kje je potrebno variti (modro) oziroma rezkati (rdee, rumeno).

Slika 13: Predelave sestavnih delov

AVTOMATIZIRANO 3D OPTINO MERJENJE V ORODJARNI- LTH CASTINGS Miha KOIR1, Josip KOS2, Nenad DRVAR2, Davorin KRAMAR3

1 LTH CASTINGS d.o.o., Ljubljana, 2 TOPOMATIKA d.o.o., Zagreb 3 UL, Fakulteta za strojnitvo, Ljubljana

INDUSTRIJSKI FORUM IRT 2016 199

4.2 Statistine analize meritev elektrod Za izdelavo tlanih orodij se za zahtevneje oblike potrebuje elektrode. V naem podjetju se veinoma uporablja elektrode iz grafita. Preden se elektroda uporabi za erodiranje jo pomerimo s 3D merilno kamero. Avtomatizirana merilna celica nam omogoa hitro analizo teh elektrod. Na sami elektrodi se kontrolira pravilno pozicijo elektrode glede na vpetje v dralo (slika 14), ter odstopanja elektrode od teoretine oblike.

Slika 14: Vpetje elektrode v dralo

Z v