Usługi skanowania 3D i sprzedaż skanerów 3D
Weryfikacja pierwszej sztuki
System pomiarowy: ATOS
Słowa kluczowe: weryfikacja pierwszej sztuki, raport pomiarowy, pomiar odchyłek
Wprowadzenie nowego produktu w założonym czasie na rynek jest dla producentów telefonów komórkowych priorytetowym aspektem strategii firmy. Z tym związana jest oczywiście dobra współpraca z dostawcami, którzy w krótkim okresie czasu wyprodukują w dużej ilości części, podzespoły lub całe systemy o wysokiej jakości. Standardowym procesem kontroli dostaw, przy ocenie jakościowej dostarczanych produktów, jest weryfikacja pierwszej sztuki wyprodukowanej w rzeczywistych warunkach produkcyjnych. Takie postępowanie pozwala na zweryfikowanie i akceptację przez obydwie strony użytych form, materiałów, narzędzi oraz ustawionych parametrów maszyn wtryskowych.
Po kontroli pierwszej sztuki uruchamia się seryjną produkcję, która musi odpowiadać ustalonej i wymaganej jakości. Krótko przed masową produkcją i wprowadzeniem nowego produktu na rynek jest to krytyczny proces dla producenta, jak i również dostawcy.
Tradycyjna metoda kontroli jakości w przedseryjnej produkcji polega na pomiarach wytypowanych detali stykowymi maszynami współrzędnościowymi (CMM). Do zamocowania detali mierzonych stosowane są specjalnie dedykowane uchwyty, które muszą być najpierw zaprojektowane i wyprodukowane. Następnie definiuje się wszystkie punkty pomiarowe poprzez tworzenie programu pomiarowego. Cały proces, wraz z przeprowadzeniem pomiaru, odbywa się, w zależności od mierzonego detalu, od jednego do dwóch dni. Wynikiem pomiaru jest raport przedstawiający tabele (przeważnie 10 do 20 stron). Dostawca wysyła wyniki w takiej postaci, wraz z detalami do swojego klienta w celu odbioru produktu. Klient potrzebuje kilku dni na interpretację przedstawionych wyników pomiarowych i podjęcie decyzji o wprowadzeniu zmian. Dopiero po odbiorze skontrolowanej części można rozpocząć seryjną produkcję.
W przypadku wymaganych modyfikacji cały proces pomiarowy rozpoczyna się od początku: narzędzia są poprawiane, następuje ponowna produkcja pierwszej sztuki, pomiar detalu i wygenerowanie raportu. Przedstawiony proces trwa przeważnie od dwóch do trzech tygodni, aż dany detal zostanie odebrany przez klienta. Wówczas produkcja seryjna może się rozpocząć.
Z powodu czasochłonnego procesu, ograniczonych informacji (tylko punkty pomiarowe uzyskane z pomiaru stykowego CMM, zamiast informacji z całej powierzchni) i czasem trudno czytelnych raportów pomiarowych producenci telefonów komórkowych stosują teraz bardziej efektywne i szybsze metody do weryfikacji pierwszej sztuki, w celu skrócenia czasu wdrożenia produktu na rynek.
Odpowiednia jakość danych, duża liczba punktów pomiarowych oraz bezpośrednie porównanie z danymi CAD są podstawowymi zaletami przy wyborze alternatywnej techniki pomiarowej. Zautomatyzowane ATOS SO skanują elementy ze wszystkich stron bez użycia specjalnych uchwytów lub rozprowadzania markerów bezpośrednio na detalu. System ATOS generuje automatycznie, po pomiarze, finalną siatkę trójkątów (w formacie STL). Do systemu ATOS można ponadto zaimportować dane CAD oraz istniejące plany pomiarowe. Wynik skanowania transformuje się w układ współrzędny danych CAD na podstawie zalecanych punktów bazowych w celu przeprowadzenia porównania z modelem matematycznym (zdj. 2).
Kolorowa mapa odchyłek przedstawia globalną odchyłkę zmierzonego detalu i jest łatwa do interpretacji. Dodatkowo można wygenerować przekroje inspekcyjne, pokazać odchyłki w wymaganych i krytycznych miejscach oraz przedstawić krytyczne wymiary (kąty, odległości). W zależności od wymagań można łatwo zmienić bazowanie wyniku pomiaru względem danych CAD różnymi metodami, jak np.: globalne lub lokalne bazowanie RPS w celu kontroli całego detalu lub jego fragmentu. Po każdym nowym bazowaniu punkty inspekcyjne ze zdefiniowanymi tolerancjami aktualizują się automatycznie, przedstawiając zawsze aktualne odchyłki.
Wszystkie te kroki i wyniki wspiera system ATOS poprzez zintegrowane funkcje inspekcyjne i raportowania.
Przebieg pomiaru
W celu dokładnej i łatwej digitalizacji części ze wszystkich stron mocuje się je w specjalistycznych, skalibrowanych ramkach referencyjnych. Automatyczne uzyskiwanie danych pomiarowych umożliwia elastyczny protokół automatyzacji, zintegrowany w oprogramowanie ATOS.
Digitalizacja typowej obudowy przenośnego telefonu (strona wewnętrzna i zewnętrzna) trwa około dwudziestu minut. Po niecałej godzinie od rozpoczęcia skanowania uzyskujemy siatkę STL oraz raport pomiarowy, pod warunkiem wcześniejszego sprecyzowania punktów i cech pomiarowych oraz ich tolerancji zawartych w planach lub rysunkach technicznych.
Poniżej opisana jest typowa weryfikacja pierwszej sztuki obudowy telefonu komórkowego zawierająca pomiar zdefiniowanych cech charakterystycznych, wprowadzenie i stworzenie punktów inspekcyjnych, lokalne i globalne bazowanie oraz wygenerowanie raportu pomiarowego. Cały proces pomiarowy i uzyskane dane można zarchiwizować i w razie potrzeby ponownie użyć, np. w dalszej kontroli jakości lub w trakcie produkcji.
Bazowanie:
Za pomocą bazowania metodą najlepszego dopasowania (best fit), można dopasować detal rzeczywisty z modelem CAD. Ta metoda jest pomocna w szybkiej i ogólnej ocenie geometrii mierzonego detalu. Znajduje również użycie przy bazowaniu bardzo małych części, które nie mają jednoznacznych cech pomiarowych (np. klawiatura telefonu, pokrywka baterii).
Dla detali ze definiowanymi cechami funkcyjnymi w rysunkach używamy klasycznego bazowania RPS (Reference Point System). Punkty bazowe definiuje się w takim przypadku na zeskanowanym pliku pomiarowym, a następnie zadaje im się współrzędne z rysunku.
Porównanie globalne:
Po zabazowaniu według wytycznych uzyskuje się ogólną informację o odchyłkach geometrycznych całego detalu. Kolorowa mapa odchyłek wizualizuje w prosty sposób miejsca krytyczne mierzonej części, które należy dokładnie zanalizować. Następnie można zdefiniować punkty inspekcyjne i wymiary, które są zawarte w planie pomiarowym. Krytyczne miejsca można sprecyzować i udokumentować w celu dalszej analizy.
Porównanie lokalne:
Lokalne obszary detalu można również zabazować metodą best fit lub używając punktów bazowych. W ten sposób analizuje się geometrię szczegółów, które często po globalnym bazowaniu są przesunięte w układzie współrzędnym części. Oprócz kontroli geometrii uzyskuje się również względną pozycję pojedynczych cech.
Zdj.4: Lokalne bazowanie analizą
Zdj.5: Przekrój inspekcyjny
Przekroje:
Przekroje inspekcyjne pomagają w głębszej analizie części pomiarowej w krytycznych miejscach. Oprogramowanie ATOS umożliwia wygenerowanie przekroju przez dane pomiarowe i dane konstrukcyjne CAD. Odchyłki tych dwóch przekrojów są przedstawiane również kolorystycznie. W wybranych punktach można załączyć informację o odchyłce, oraz czy mieści się w tolerancji (zdj. 5).
Zwymiarowanie:
Kontrola wymiarów polega na zdefiniowaniu konkretnych odległości i kątów (analogicznie do konwencjonalnych maszyn CMM).
Zdj. 6: Analiza pojedynczych punktów, obszarów lub elementów geometrycznych.
Raportowanie:
W trakcie zakładania projektu pomiarowego użytkownik może zdefiniować tzw. słowa kluczowe, jak numer części, dział kontroli jakości, imię i nazwisko operatora, datę itp. Wszystkie te dane znajdują po pomiarze zastosowanie w wygenerowanych raportach. W ten sposób program jest bardzo elastyczny i umożliwia dopasowanie wizualizacji wyników według żądań klienta. Ponadto wszystkie uzyskane wymiary i odchyłki wraz z ich tolerancjami można przedstawić w tabelach i załączyć do raportu łącznie ze zdjęciami. Możliwy jest również eksport danych jako plików tekstowych do innych programów, np. statystycznych.
Zalecaną formą przekazania wyników jest udostępnienie sesji pomiarowej w postaci elektronicznej. Taki plik może otworzyć każdy pracownik w darmowym programie ATOS-Viewer. W ten sposób osoba analizująca wyniki może sprawdzić detal według swoich potrzeb i nie jest uzależniona od wizualizacji 2D przygotowanej przez operatora maszyny pomiarowej. Poniżej typowe błędy wykrywane podczas weryfikacji pierwszej sztuki skanerem optycznym ATOS.
Certyfikacja wytycznych procesu pomiarowego u dostawcy:
Za pomocą zaakceptowanych wzorców producenci telefonów przenośnych mogą przygotować i certyfikować swoich dostawców w celu upewnienia się, że spełniają oni wymagane standardy. System ATOS rejestruje, pokazuje i zapisuje zdjęcia pomiarowe wraz ze wszystkimi istotnymi informacjami o jakości pomiaru w trakcie całego procesu skanowania. W ten sposób wszystkie ustawienia, jak stan kalibracji systemu, strategia pomiaru, kontrola ruchu i zmiany światła oraz dopasowanie pojedynczych pomiarów dla każdego pomiaru mogą być odtworzone. Te informacje upewniają odbiorców, że wykonane pomiary gwarantują wysokiej jakości dane skaningowe.
Prosta wymiana danych:
W związku z coraz większą ilością zainstalowanych systemów ATOS u producentów telefonów komórkowych i ich dostawców, powstaje możliwość prostej wymiany danych pomiarowych, z czym wiąże się oszczędność czasu dla obydwóch stron.
Przy zastosowaniu tej technologii weryfikacja pierwszej sztuki może odbywać się bezpośrednio u dostawcy, który jednocześnie może udostępniać swojemu zleceniodawcy wszystkie dane pomiarowe. Taka współpraca pozwala na szybką wymianę informacji przy stałej kontroli procesu pomiarowego. Również nagłe wprowadzenie dodatkowych cech pomiarowych nie wymaga przeprowadzenia całego procesu weryfikacji od początku.
Dzięki takiej współpracy między dostawcami i ich zleceniodawcami oraz pełnej informacji zwrotnej o procesie pomiaru skanerem, fizyczna dostawa pierwszych sztuk do odbiorcy nie jest więcej wymagana. Czas na weryfikację pierwszej sztuki skraca się w ten sposób do minimum i jest zdecydowanie krótszy od konwencjonalnej metody pomiarowej dotykowymi maszynami CMM.
Dziękujemy następującym partnerom:
• Motorola i Sony Ericsson, za udostępnienie detali i danych konstrukcyjnych CAD
• Road Ahead Technologies, za digitalizację i przeprowadzenie weryfikacji pierwszej sztuki skanerem przestrzennym ATOS
Zdj.1: Widok zdigitalizowanej obudowy telefonu z punktami inspekcyjnymi.
Zdj.2: Widok kolorystycznej mapy odchyłek zmierzonej obudowy z punktami inspekcyjnymi.
Zdj. 3: Półautomatyczna digitalizacja konfiguracją SO (small object), za pomocą stolika obrotowego i ramki referencyjnej (lewe zdjęcie) oraz pełna automatyzacja przy pomocy robota, który pozycjonuje detal do pomiaru.
Zdj. 7: Strona raportu, wygenerowana w programie ATOS w formatach HTML lub PDF.
