Inspection et rétro-ingénierie 2D et 3D accélérées pour l'analyse de précision de tôles et composants

La mesure optique sur table est une méthode rapide, simple et précise pour mesurer et faire de la rétro-ingénierie de composants en tôle plats et pliés/formés ; joints, joints d'étanchéité et joints toriques ; stratifiés ; papier, acétate et dessins électroniques ; ainsi que d'autres matériaux plats opaques et semi-transparents.

Les éléments de base du système de mesure Planar d'InspecVision Ltd. sont une table rétroéclairée par LED et une caméra allant jusqu'à 50 mégapixels située au-dessus. La caméra « voit » les contours d'une ou plusieurs pièces placées aléatoirement sur la table. En environ 30 secondes, elle capture une image d'une pièce, qu'elle peut soit comparer à un fichier CAO pour l'inspection, soit générer comme fichier CAO DXF ou DWG pour la rétro-ingénierie.

Les utilisateurs typiques de ce système incluent les fabricants de tôlerie utilisant des machines de découpe CNC X/Y, laser, plasma, poinçonnage, jet d'eau et formage, qui approvisionnent une grande variété d'industries telles que l'automobile, l'aérospatiale, l'électronique et les communications.

Inspection 2D

Joe Wright, Directeur général d'Exact Metrology (Moline, IL), a décrit un scénario d'inspection typique où le système serait installé sur un atelier près d'un groupe de presses à poinçonner. Comme il n'y a pas de pièces mobiles et que les données sont capturées à un rythme d'environ 4 mégapixels par seconde, le système n'est pas affecté par les vibrations, dit-il. Cela signifie que les presses peuvent continuer à fonctionner pendant l'inspection de la pièce.

L'opérateur de la presse à poinçonner peut télécharger un fichier CAO en le scannant dans la machine à l'aide d'un code-barres. Il n'est pas nécessaire qu'un technicien certifié prenne les mesures une fois que l'ordinateur intégré a été programmé pour les dimensions souhaitées, y compris les tailles et positions des trous, les dimensions linéaires et les rayons.

L'opérateur peut retirer une pièce finie (ou plusieurs), la placer sur la table sans aucun outillage et sans tenir compte d'une orientation particulière. Le logiciel de contrôle orientera virtuellement la pièce avant de la comparer au fichier CAO. La précision de mesure varie de 12 microns pour une petite table (500 mm × 330 mm) à 50 microns pour une grande table (2355 mm × 1570 mm).

Caractéristiques importantes :

• Plusieurs pièces identiques peuvent être scannées simultanément. Si vous placez, par exemple, 10 pièces sur la table, et que la pièce 5 dans le coin ne passe pas, l'affichage isolera cette pièce à l'écran.

• Comme les pièces n'ont pas besoin d'être touchées pour être mesurées, la machine peut également être utilisée pour les joints toriques. Essayer de mesurer un joint torique avec un dispositif tactile comme une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) ou même un pied à coulisse risque de déformer la pièce et de produire une erreur.

• Bien que la table soit en verre, les rayures peuvent être calibrées pour ne pas affecter les mesures.

• Elle génère automatiquement des rapports, incluant les données mesurées et nominales, et indique RÉUSSITE ou ÉCHEC pour chaque élément.

• Un diagramme de déviation en couleur comparant les données CAO aux données de mesure sera affiché et/ou imprimé.

• Les déviations peuvent être projetées sur la pièce elle-même, en utilisant la réalité augmentée.

• Elle génère des données SPC pour analyse.

Rétro-ingénierie 2D

La rétro-ingénierie se divise en deux catégories. La première consiste à imager une pièce déjà fabriquée, et la seconde à convertir une image sur papier, acétate ou fichier électronique en fichier CAO.

« Je suis dans le Midwest et j'ai des ateliers qui font du poinçonnage ou de la découpe laser. Un agriculteur peut arriver et dire : 'Hé, j'ai cette pièce qui s'est cassée. Posez-la sur la table et coupez-m'en une nouvelle.' Mon client final utiliserait la table pour obtenir les données pour contrôler leur découpe. Contrairement à l'ancienne méthode où l'on utilisait des mètres rubans et des pieds à coulisse, on dessinait la chose et ensuite il fallait créer un CAO pour l'obtenir. Cela saute toute cette étape », explique Wright.

Pour générer un dessin pour un fabricant, une pièce peut être placée sur la table, et un fichier image sera prêt en 30 secondes. Le logiciel permet ensuite à l'utilisateur d'éditer et nettoyer les données, par exemple standardiser les tailles de trous, nettoyer les bords et éliminer les bavures.

J'ai demandé à Wright quelles tolérances un fabricant pouvait atteindre. Il a dit que le mieux qu'on puisse espérer est les 12 à 50 microns du système lui-même. Pour déterminer les tolérances nécessaires à la fabrication d'une pièce, on peut superposer plusieurs pièces pour voir la variabilité dimensionnelle des pièces types. Si vous aviez, disons, une étude de 30 pièces de la pièce que vous essayez de rétro-ingénierer, vous pourriez superposer ces 30 pièces et obtenir une déviation de processus pour vous aider à spécifier vos tolérances.

Du dessin au fichier CAO

Si vous avez un dessin à l'échelle sur papier ou acétate, il peut également être placé sur la table et imagé pour produire un fichier CAO. Il peut même être utilisé pour créer des fichiers pour reproduire des graphiques, peut-être un logo. Vous posez le dessin sur la table rétroéclairée. Si la lumière peut le traverser et que le dessin est en impression noire sur papier blanc, l'impression peut être captée comme contours. Cependant, le dessin doit être scalable — soit un pour un, soit un ratio fixe — ce ne peut pas être juste un dessin à main levée d'une pièce. Une fois numérisé, le dessin sera importé au format de fichier DXF.

Inspection 2,5D

Les produits typiques des machines de poinçonnage peuvent inclure des caractéristiques comme des persiennes ou de petits pliages. Le projecteur additionnel SurfScan projette de la lumière structurée sur la pièce en cours d'imagerie. Il s'intègre au logiciel système pour permettre une inspection précise à la fois de la forme 2D et de ses caractéristiques « 2,5D » en un seul clic.

Inspection 3D

Le système d'inspection Opti-Scan peut mesurer les surfaces et les contours en 3D. Ce système de numérisation à lumière blanche structurée sans contact utilise une caméra haute vitesse et haute résolution et un projecteur LED DLP pour scanner les surfaces d'un objet.

Des motifs de lumière sont projetés depuis le projecteur sur la pièce pour produire un motif de franges. Les données de franges sont enregistrées par la caméra et utilisées pour créer soit un nuage de points 3D, soit un maillage polygonal de la surface scannée. Les données d'imagerie traitées peuvent être envoyées vers plusieurs types de fichiers différents pour être utilisées dans pratiquement n'importe quel logiciel d'inspection ou de rétro-ingénierie 3D.

Avec l'imagerie 2D, une seule prise capture l'image complète. Avec la 3D, l'imagerie reste en ligne de visée, il faut donc utiliser une table à trois axes qui peut faire pivoter et incliner l'objet pour obtenir des données sous tous les angles. Les données sont ensuite assemblées pour obtenir l'image 3D complète.

L'Opti-Scan 3D peut être ajouté aux systèmes Planar existants, transformant Planar en un système de mesure 2D et 3D complet.

Caractéristiques importantes :

• Inspection automatisée en un clic.

• Technologie de numérisation à lumière blanche.

• Mesures de surface et de contour en 3D.

• Cartographie de texture — peut créer un nuage de points entièrement texturé en couleur.

• Scanne les objets à un rythme d'environ 250 000 mesures par seconde.

En résumé

Le système Planar est conçu pour des mesures rapides, précises et robustes de pièces en tôle fabriquée. Il est bien adapté pour l'inspection rapide et précise du premier article, les rapports qualité et la rétro-ingénierie. Le système est idéal pour une utilisation en atelier — il n'est pas affecté par les vibrations causées par les machines voisines ; il nécessite une intervention minimale de l'opérateur ; et grâce à sa vitesse et sa précision, il peut augmenter le débit de production dans une large gamme d'applications.

Cet article a été écrit par Ed Brown, rédacteur associé de Photonics & Imaging Technology. Pour plus d'informations, visitez ici .