邁卓諾光筆測量儀在大工件測量的應用
時間:2017-11-14目前,大工件的測量主要應用三坐標測量機,包括固定式三坐標測量機和便攜式三坐標測量機。其中,便攜式三坐標測量機又有機械式關節臂測量機和光學坐標測量機(包括利用攝影測量技術的光筆測量儀和利用激光干涉測量技術的激光跟蹤儀)。
我認為,不能簡單地說那種形式的坐標測量機好,用戶應該根據自己的檢測需求,選擇適合自己的設備。一般來說,大型工件更適合現場測量,便攜式三坐標測量機更加適合。特別是一些特別大、特別重,而且不宜搬運的工件。這些應用主要來自于汽車、航空航天、電力生產設備等大型、重型制造行業。如汽車的焊接線(焊接夾具),是固定在焊接車間的,不能移動,只能在現場測量;又如大型的水電、風電葉片,有的大水電葉片有7~8m,幾十噸重, 而風電葉片都在幾十米,這些零件,只能采用測量范圍大的光學式坐標測量設備在現場完成檢測。而Metronor光筆測量儀作為一套適用于車間現場的便攜式坐標測量機,測量范圍可達30m,精度可達20μ,非常適合大型零件的現場測量。
在很多制造企業,重加工、輕檢測的思想目前依然比較多。實際上,像光筆測量儀這種可以應用于車間現場的便攜式坐標測量設備,不僅可以檢測零件是否合格,進行質量把關;而且,還可以參與生產,革新或創新制造工藝。這就突破了測量設備僅僅用于檢測的范疇。邁卓諾(Metronor)公司在這方面很多成功的案例。
瑞典SAAB航空目前為空中客車和波音最新的項目提供復合材料零件。因為尺寸大以及制造過程中所引入的變化量多,大型高精密復合零件的加工非常具有挑戰性,過程控制必須非常嚴格。因此,為大型高精密復合零件制造工裝是非常復雜的,而且昂貴,因為所用工裝必須能夠對工藝過程中各種變量進行控制和補償,如果不徹底解決將付出巨大代價。
以SAAB航空為空中客車公司生產方向舵的工藝為例。其兩端都處于氣流的包圍中,因此鉸鏈相對于兩個表面的定位要十分精確。用于鉆孔的模塊需要準確定位,精確擬合到舵的兩個表面。制造這個工裝是非常困難的,并且實現可追溯性和穩定的工藝過程實際上是不可能的。
SAAB航空巧妙地簡化工藝,其解決方案看起來并不復雜:一套專屬裝置上唯一固定的工裝是一個可重復裝卡的簡單夾具,只是為了保證方向舵能被夾持在一個固定位置,鉆孔的模塊是裝置中單獨的個體,與夾具之間沒有機械連接。裝置的精度不是來自昂貴的工裝,而是來自一套相對便宜的Metronor便攜式測量系統。
這個工藝過程在原理上是非常簡單的:首先,利用Metronor光筆測量儀,測量方向舵工件的幾何尺寸,看其是否在標稱的公差要求范圍內;然后,用方向舵中重要的一些幾何元素,進行坐標的最佳擬合對齊。只需要用Metronor測量系統簡單測量幾個元素,然后就可以進行坐標系對齊;最后,在有了方向舵工件實際尺寸的前提下,用測量系統定位鉆孔模塊的最佳位置,從而保證孔位的位置精度。這就保證了即使在由材料和生產過程帶來一些微小變形的情況下,依然能夠生產出最佳品質的產品,生產工藝也得到了飛機制造商的高度認可——而且不會生產出廢品。借助于這套裝置,SAAB每天可為空中客車生產8架飛機所用的方向舵。波音的Dreamliner也在使用同樣的方案。
SAAB航空運用有效的靈巧加工理念贏得市場,而這種創新得益于將測量設備應用到制造過程。通過這種技術創新,簡化了工藝,降低了成本,并顯著提高了生產效率,為客戶創造了可觀的價值。
在能源領域,電力設備一般都是大型、重型設備,作為擅長大型零件測量的Metronor光筆測量儀,正是其用武之地。
我們知道,在尋求可再生能源方面,風力發電發揮了重要作用。高效風力發電需要符合先進空氣動力學形狀和高度精確的葉片。事實上,在風電葉片外型上毫厘的偏差可能造成運營商成千上萬收入的損失。 艾爾姆玻璃纖維制品公司(LM Glasfiber)——迄今為止世界上最大的葉片制造商,在比較了包括激光跟蹤儀在內的多種檢測手段后,最終選擇邁卓諾便攜式坐標測量系統,以保證該公司在全球工廠出產葉片的質量。這是艾爾姆為鞏固和提高產品質量,保持在這一新興市場先進供應商的一部分。
Metronor的解決方案是依據是對現有技術的拓展研究。要達到艾爾姆的技術要求,需要在車間現場嚴酷的環境下得到準確和可靠的測量結果。同樣重要的是,解決方案可以獲取葉片上所有的關鍵數據,而對操作者來說只需簡單的培訓。邁卓諾測量系統很好地符合艾爾姆玻所有的要求并通過了嚴格的功能和精度驗證。此外,Metronor還同艾爾姆密切合作,開發半自動化檢測程序,最終的解決方案客戶非常滿意。
Metronor被艾爾姆公司選做葉片質量檢測設備供應商,為其全球每個制造廠至少配備一套Metronor的便攜式大尺寸測量設備,目前總共有近20套設備,幫助其對全球工廠的各種過程實現標準化。
除此之外,Metronor在大型水電葉片的檢測和加工中也有很多成熟應用。大型水電葉片一般是先進行鑄造,由鑄件進行銑削加工。每個鑄造葉片都在幾十噸,成本很高。利用Metronor光筆測量儀,首先對大型鑄造葉片進行檢測,確保葉片鑄造的是否合格。通過在葉片上均勻采點,然后利用專業的測量軟件進行最佳擬合,可以對加工余量進行優化。通過加工余量的優化,用戶甚至可以使本已報廢的零件起死回生,即通過對加工余量的重新調整,使原來加工余量為負或者不夠的區域變為正。而由此帶來的效益是不言而喻。
在對鑄件進行檢測和加工余量優化后,在銑削加工的現場,Metronor光筆測量儀可以參與到加工過程,提高生產效率。將鑄造葉片放到機床加工平臺上,首先測量機床坐標系;然后通過采集葉片的多個點,進行坐標系的初步對齊,使機床坐標系和零件坐標系基本重合。然后將光筆(手持式測頭)固定到葉片上,在調整葉片的位置時,相機可以同時追蹤光筆上多個LED光靶的坐標,實時追蹤葉片的位置和姿態。不斷調整葉片,使其位于正確的位置和姿態,以便機床進行銑削。通過Metronor光筆測量系統,可以實現鑄造葉片在機床的快速定位,并使得加工余量處于優化的狀態。我們知道,大型銑床是很昂貴的,節約每個工作工時,提高其利用效率,就使得機床可以生產出更多的產品,為企業創造更多的財富。