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【未來測量學(xué)】多傳感器系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)*生產(chǎn)的基礎(chǔ)
閱讀：3190 發(fā)布時間：2020-3-12插頭連接器之類的電子元器件的尺寸越來越小,，這對制造業(yè)提出了更大的挑戰(zhàn)。ERNI 電子采用三維數(shù)控多傳感器測量設(shè)備來確保其制造工藝,，其中一臺設(shè)備帶有 X 射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù),。 現(xiàn)代測量技術(shù)能夠快速地實(shí)現(xiàn)工藝驗(yàn)證。
ERNI 電子引入了“*生產(chǎn)“技術(shù),。該公司在斯圖加特附近的阿德爾貝格生產(chǎn)大量各種電路板連接器和 I / O 插頭連接器,，背板，連接器電纜,，外殼,，系統(tǒng)和工具,。許多產(chǎn)品通過供應(yīng)商進(jìn)入汽車工業(yè)領(lǐng)域，在那里要求已安裝的組件具有特別高的品質(zhì),。
因此,，質(zhì)保部的配套設(shè)施是十分專業(yè)的。在測量實(shí)驗(yàn)室里,，除了各種三維數(shù)控多傳感器測量機(jī)以外,，還有一臺帶有 X 射線計(jì)算機(jī)斷層掃描傳感器的三坐標(biāo)測量機(jī)（CMM） 。為了讓工人能夠迅速檢查他們的工作成果,，在生產(chǎn)車間里安置了一臺復(fù)合式三坐標(biāo)測量機(jī),。
質(zhì)量管理部負(fù)責(zé)人 Oliver Jehlitschke 解釋說：“汽車工業(yè)總是希望增加電路板的封裝密度。這意味著,，我們要不斷開發(fā)更小的插頭連接器,。因此，我們必須不斷調(diào)整生產(chǎn)和測量條件,。”
他所在部門的長期指導(dǎo)者和合作伙伴是WERTH,。這個位于吉森的公司是現(xiàn)代三坐標(biāo)測量界的供應(yīng)商。其專門從事生產(chǎn)帶有光學(xué)傳感器和 X 射線斷層掃描技術(shù)的三坐標(biāo)測量機(jī),，以及復(fù)合式三坐標(biāo)測量機(jī),。早在 1996 年,， ERNI 就引進(jìn)了一臺緊湊型設(shè)備 VideoCheck IP 250,，用于插頭連接器、外殼和打孔帶的光學(xué)測量,。如今,，它已被一臺更新、更準(zhǔn)確的同類型測量機(jī)所替代,。對于較大的零件,， ERNI 在 1999 年投入使用了 VideoCheckFB 固定橋式測量機(jī)，它的測量范圍是 400×400×200mm,。它配備了遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭,，以及獲得的Werth 光纖探針和傳統(tǒng)的 3D 觸發(fā)式探針。
計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)使三坐標(biāo)測量機(jī)更加完善
ERNI 測量實(shí)驗(yàn)室的一大亮點(diǎn)是自 2008 年以來就被投入使用的 Werth TomoScope® HV Compact,。該三坐標(biāo)測量機(jī)利用計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù),，在不接觸零件的情況下，分析或測量零件,，且測量精度為微米級,。
其工作原理如下：首先，在不同的旋轉(zhuǎn)位置拍攝測量對象的透射圖像,。然后,，通過軟件將所以的單張圖像進(jìn)行三維重構(gòu),，創(chuàng)建一個三維立體圖像，用來描述整個零件內(nèi)部和外部的幾何形狀,。測量技術(shù)員Rüdiger Teufel 解釋道：“我們使用TomoScope®測量所有的空外殼和一些包含了公母端子的裝配插頭,。我們的掐絲打孔帶也可以用 TomoScope®來測量。”
對未來技術(shù)投資的主要原因是為了贏得工藝制造的時間,。運(yùn)用三維模型和斷層掃描技術(shù)生成的三維數(shù)據(jù)的理論-實(shí)際比對,，通過彩色編碼顯示測量數(shù)據(jù)和理論值偏差。這樣可以幫助快速確認(rèn),，比如,，塑料在注塑過程中是否在模具中正確分布。根據(jù)結(jié)果,，可以對模具及注塑參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,，直到達(dá)到工藝要求。質(zhì)量部負(fù)責(zé)人Jehlitschke 介紹說：”我們要求外殼及其配套的打孔帶都滿足工藝指數(shù)Cp=1.67,。“
固定橋式測量機(jī)裝有遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭以及一個光纖探針和一個傳統(tǒng)的觸發(fā)式探針,。
Rüdiger Teufel 和他的同事使用 TomoScope®進(jìn)行微米級高精度測量：“ 舉個例子， 我們對外殼的首檢都是在 TomoScope®上進(jìn)行的,。我可以對零件掃描,，在幾分鐘內(nèi)就能得到三維幾何點(diǎn)云數(shù)據(jù)用于分析。零件的內(nèi)部尺寸,，如腔室,，也將被測量。以前,，我們必須進(jìn)行切割,、加工和拋光后才能得到橫截面，現(xiàn)在,，我們只要按一下按鈕即可從點(diǎn)云中得到橫截面圖像,。這節(jié)省了大量的時間。其次,，可以任意移動截面位置,。”
可靠的共面測量
在 2015 年上半年， ERNI 測量實(shí)驗(yàn)室獲得了另一臺Werth VideoCheck®S 400 型號三維數(shù)控多傳感器測量機(jī),。它配備了的傳感器,，例如色差傳感器（CFP） 和面焦點(diǎn)變化傳感器 Werth 3D-Patch。Oliver Jehlitschke 說明了投資的原因：“連接插頭連接器和電路板的焊盤必須在一個公差很小的平面上,，防止在之后的焊接過程中產(chǎn)生缺陷,。我們通過對所有焊接點(diǎn)進(jìn)行共面測量來判斷是否達(dá)標(biāo)。”
一個特別的挑戰(zhàn)是,，從插頭連接器突出的插針會在裝配后被彎曲 90° ,。這意味著,，彎曲角度和焊盤的位置可能會稍有不同。由于塑料外殼的變形和收縮,，插頭連接器越長,，就越難避免誤差。目前,，這種測量任務(wù)主要是用于制造工序中的質(zhì)量保證,。為此，生產(chǎn)自動化系統(tǒng)中的一個測量系統(tǒng)使用三角測量激光來測量高度,。根據(jù)生產(chǎn)需要,，這種方法是非常快的,，但其度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如 Werth VideoCheck®測量機(jī),，該機(jī)在測量實(shí)驗(yàn)室提供參考測量和更高的工藝保障。
Rüdiger Teufel 解釋說：“我們對我們配備有Werth 3D-Patch 和 CFP 的VideoCheck®S 400 十分有信心,。它具有的數(shù)碼相機(jī)術(shù),，Werth HiCam，是實(shí)現(xiàn)對比聚焦法的*保障,。
無需特殊夾具,， X 射線計(jì)算機(jī)斷層掃描三坐標(biāo)測量機(jī)就能測量各種零件。
表面形貌測量
Werth 3D-Patch 的工作原理：只移動相機(jī)的軸,，類似自動聚焦的連續(xù)拍照,。圖像中zui大對比度的像素被計(jì)算出來。圖像棧內(nèi)的對比度zui大值被定義為測量點(diǎn),，用于描述三維零件的表面,。通過新的申請中的焦點(diǎn)變化法,，能夠在更大的動態(tài)范圍內(nèi)測量表面形貌,。同一測量對象的黑暗和明亮區(qū)域可以在*照明下被同時捕捉到，由此計(jì)算出點(diǎn)云,。然后,，各個插針的zui高點(diǎn)可以被確定。并由此來定義一個接觸面,。這樣可以模擬焊接前的零件定位,，以及焊盤彼此之間的距離。
色差傳感器提供了另一種測量方法,。這是一種一維距離傳感器,，當(dāng)加工軸在零件上方移動時，它可以獲取掃描線,。然后,， 據(jù)這些掃描線計(jì)算和評價點(diǎn)云,。由于其物理性質(zhì)，該方法尤其適用于測量光面和反光材料,。
Oliver Jehlitschke 是這樣解釋 ERNI 多次選擇 Werth測量技術(shù)的：“首先,，Werth 測量機(jī)能夠提供連續(xù)的高精度測量。我多年以來的經(jīng)驗(yàn)可以證實(shí)這一點(diǎn),。其次,， Werth 給市場帶來的技術(shù)總是*成熟和可靠的。zui后,，我們的工作關(guān)系非常好,，無論是在服務(wù)還是在應(yīng)用支持方面，特別是新技術(shù) ,。
ERNI 的質(zhì)量管理部門負(fù)責(zé)人 Oliver Jehlitschke（左）正在與經(jīng)驗(yàn)豐富的測量技
術(shù)員 Rüdiger Teufel 討論重要的檢測特征,。