CREAFORM 形创科普台 | 质量控制工作中三坐标 (CMM) 遇到瓶颈怎么办?自动化质量控制解决方案赋能转型可能

国际金属加工网 2021年11月17日

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在当今竞争激烈的市场中,制造企业的生产线面临着众多的挑战。其中许多都与质量控制过程有关,质量控制过程的目的是确保制造和发送给客户的产品质量。解决这个问题的一个常用解决方案是使用坐标测量机(CMM)。然而,传统的 CMM 自身也有一系列的问题,比如,它会降低生产力、使制造商在招聘员工方面犯愁和难以测量复杂的零部件等。在当下这样一个高速发展的环境中,生产力稍微下降、费用增加或细小失误都会给企业带来财务损失,并可能最终导致合同终止和失去客户的信任。

如何及早发现装配问题,减少废品和停机时间 

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虽然传统的 CMM精度高,但其使用的复杂性和速度受限的问题可能会耽误那些基于信息的重要决策。由于只有少数专家和专业人员可以执行这些任务,且测量不是在生产线上进行,因此在采取纠正措施时会造成严重延迟,从而产生废品和停机时间。另一种名为自动化 3D 扫描解决方案质量控制方法就旨在解决这些特定挑战。

自动化是提高生产率的选项之一吗?

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在过去的几年里,为了在竞争激烈的市场中站稳脚跟,全球制造业推出了越来越复杂的零部件和装配设计。然而,这些不同的复杂零部件需要更先进的质量控制过程。

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是什么导致了瓶颈?

通常情况下,质量控制检测是在一个与生产车间隔离的房间里进行的,那里的温度和湿度变化以及振动都很小。质量控制专家必须把样品从生产车间带到质量控制实验室,用传统的 CMM 进行尺寸检测。这样来回运送部件带来了几大问题。首先,在生产线和实验室之间来回运送部件需要花费大量的时间和精力,这往往会在各个测量站造成无法处理的瓶颈,并导致不能及时做出决策。

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直接在生产线上进行检测

为了缓解这些问题,并伴随着工业 4.0 的不断实施,制造商需要在生产线上或非常接近生产线的地方进行质量控制检测,以最大限度地提高效率和简化整个制造过程中各部门之间的沟通。

因此,制造商急需一种能够在生产周期内使用自动化的近线或在线计量解决方案进行尺寸检测的解决方案。

但是,如果检测是在生产线上进行的,检测速度必须跟上生产速度,以免影响生产力。由于检测瓶颈而停止生产,这样的代价太高了。因此,自动化质量控制解决方案的投资回报率非常高。

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解决方案:自动化三维扫描

由于新技术的出现和科学的进步,制造商正在使用新一代的三维扫描解决方案,其数据采集速度高达每秒150万次测量,网格生成速度也更快。高性能摄像机和计算机组件的组合提高数据采集和处理速度。换句话说,三维扫描测量设备提供了一个速度比以前更快的连续扫描零部件的解决方案。扫描仪甚至可以在扫描过程中调整设置,根据不同的纹理和颜色优化表面采集过程。这是一个很大的改进,因为我们可以在同一个部件上扫描高亮的黑色表面和哑光的白色表面。

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提高自动化检测的生产力

通过使用自动化三维扫描仪,质量控制团队每小时可以进行更多的检测。问题、缺陷和不平整之处可以更早地被发现,为当下或将来的行动做准备。此外,他们还可以确定和提前计划制造过程中的设备维护和补救措施。由于可以直接与生产数据库连接,信息可以自动同步,从而可以节省更多时间。

简而言之,需要重新制造的标准部件的数量减少了,废弃部件占总制造部件的比例也减少了,用相同数量的原材料可以制造和销售更多的部件。此外,投资回报率显然也是这种解决方案为什么这么受欢迎的原因之一。

适用于复杂零部件和各种饰面的自动化质量控制解决方案

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一个经常被忽视但对总测量时间有重大影响的因素是三维扫描仪对饰面的敏感度。当谈及自动化检测解决方案时,循环周期时间始终是选择新技术时被首先考虑的一个关键指标。然而,要正确计算一个过程的真实循环周期时间,只看三维扫描仪的测量速率是不够的。

对于车间的操作人员来说,对他们工作效率影响最大的参数是测量速率和扫描面积。同时研究这两个参数可以知道一个真实的三维扫描体验。一旦您准确地知道扫描 1 平方米需要多少时间,就可以很方便地计算出扫描其他类型和系列的零部件的效率。

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避免对检测性能产生影响的方法

然而,要计算一个完整操作的真正循环周期时间,关键是要计算准备零部件和测量后清理零部件需要花费多少时间。事实上,了解一个零部件是否需要喷漆,或者是否需要用粉末来覆盖饰面,也是用于评估选择何种自动化三维计量技术产品的一个关键因素,因为这些额外的操作需要人力来完成。

通常情况下,基于面积的扫描仪或结构光三维扫描仪对饰面极为敏感。如果用户扫描的是黑色、白色或高亮材料,其体积精度往往会直接受到影响。为了避免对扫描仪性能产生这种影响,有时需要在扫描前对零部件进行准备。在做这种准备工作时,重要的是要记住,之后还需要清洗零部件,这两项人工操作都需要计入生产周期时间内。当无法跟上生产节奏时,转向一种更好的技术可能是明智的选择。

如今,全球领先的三维扫描仪可以处理不同的表面材料和饰面,而不必在启动采集前涂抹任何粉末或油漆。它们不仅可以提供相当好的三维扫描体验(每秒的点数与扫描面积相结合),而且是处理各种零部件尺寸、形状和饰面的理想解决方案。

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CMM操作人员的招聘仍然是制造业的一大问题

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说到工业 4.0,许多人并没真正理解公司真正需要的是什么,以及他们该如何得到它。工业 4.0 意味着很多不同的事情,包括梦想在所有零部件上测量 100% 的尺寸。然而,这并不是制造公司最看重的。对于一家制造公司来说,最重要的是完全控制其制造过程。加强质量控制是实现上述目标的一种方法,但它不是管理层的主要目标。

诚然,提高质量控制过程的生产力有助于及早发现问题,但它还可以使公司积极主动地采取主动和预防措施,更好地规划补救方法和设备维护等。

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自动化作为劳动力问题的解决方案

显然,为了在现实生活中落实上述方法,公司需要人力来操作车间里的 CMM。公司需要合格的质量控制技术人员或工程师来操作传统的 CMM 或手动计量工具。现如今,合格的质量控制人员是越来越难找,这也是许多制造公司面临的一大问题。

计量领域制造商最近的创新成果表明,自动化可以解决计量中的劳动力问题,并提高生产力。虽然传统上,自动化质量控制解决方案实施起来不如独立的三维扫描仪那么容易,但新一代的自动化车间三维扫描 CMM 通过紧密的硬件和软件集成解决了这个问题。快速、精确和使用方便是全新的车间坐标测量机的主要特点。

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受过培训的专家应该只做更高技术水准的质量控制任务

为了缓解这些问题,并伴随着工业 4.0 的不断实施,制造商需要在生产线上或非常接近生产线的地方进行质量控制检测,以最大限度地提高效率和简化整个制造过程中各部门之间的沟通。

因此,制造商急需一种能够在生产周期内使用自动化的近线或在线计量解决方案进行尺寸检测的解决方案。

但是,如果检测是在生产线上进行的,检测速度必须跟上生产速度,以免影响生产力。由于检测瓶颈而停止生产,这样的代价太高了。因此,自动化质量控制解决方案的投资回报率非常高。

最后,由于强大的软件集成,质量控制技术人员和工程师不需要掌握有关机器人或机器人运动学方面的知识。今天,数字孪生软件解决方案可以根据检测计划自动计算、模拟和执行机器人路径。

自动化质量控制如何帮助您解决CMM 挑战

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简言之,与传统的 CMM 相比,自动三维扫描解决方案要快得多,这反过来又能提高生产力和效率。由于其速度和精度,它消除了 CMM 的瓶颈,并允许直接在生产线上进行自动化检测。它通过快速集成、自动化和易用性解决了劳动力问题,并且能够测量具有不同饰面的复杂部件,是避免对检测性能产生影响的出色解决方案。

它基本上解决了公司在使用传统 CMM 时所面临的所有问题,并为任何希望改进其 CMM 流程、加快生产速度并提高客户信任度和满意度的制造公司提供了的市场优势。

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关于 CREAFORM

Creaform 形创开发、制造并销售 3D 便携式及自动化测量技术产品,专门从事工程服务。公司提供创新应用解决方案,如三维扫描、逆向工程、质量控制、无损检测、产品开发和数值模拟 (FEA/CFD)。公司的产品和服务面向各大行业,例如汽车航空航天、消费品、重工业、医疗保健、制造业、石油与天然气、发电业以及研究与教育。

Creaform 形创的总部和制造运营地位于加拿大魁北克省莱维斯 (Lévis),在莱维斯和法国的格勒诺布尔 (Grenoble) 都设有创新中心,在加拿大、美国、墨西哥、巴西、法国、德国、意大利、西班牙、中国、日本、韩国、泰国和新加坡都拥有直接业务运营团队。Creaform 形创是 AMETEK 阿美特克公司旗下部门 AMETEK Ultra Precision Technologies 的一员,AMETEK 系全球领先的电子仪器和机电设备制造商,年销售额达 50 亿美元。

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