Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Multisenzorový souřadnicový stroj Werth TomoScope HV 500

Multisenzorový souřadnicový stroj Werth TomoScope HV 500 při své práci kombinuje metodu výpočtové tomografie (CT) s přesným kontaktním nebo optickým senzorem, laserovým senzorem nebo systémem zpracování obrazu. Umožňuje v jedné měřicí sekvenci měřit vnější i vnitřní jinak obtížně měřitelné rozměry. Pracovní stanice obsahuje řídicí panelový počítač s vysoce výkonnou vyhodnocovací jednotkou pro složité matematické výpočty.
 
Výpočtová tomografie (CT – Computed Tomography, laiky v oblasti techniky často nesprávně označovaná jako počítačová tomografie) je metoda rentgenového zobrazování prostorových objektů po jednotlivých řezech pro vytvoření prostorového modelu snímaného objektu. Metoda způsobila převrat v lékařské diagnostice a nyní si nachází cestu také do oblasti nedestruktivních měření v průmyslu. Metodu je možné využít k testování vlastností materiálů i k přesnému měření rozměrů součástí. Důkazem je multisenzorový souřadnicový měřicí stroj s integrovanou CT – Werth TomoScope® (obr. 1). Strojem s pomocí CT v kombinaci s vysoce přesným měřením funkčních rozměrů kontaktním nebo optickým senzorem je možné rychle, kompletně a nedestruktivně měřit mnoho rozměrů a tvarů, i velmi složitých.
 

Výpočtová tomografie v průmyslu

 
Všeobecně vzato, průmyslová CT umožňuje získat ze snímků jednotlivých řezů prostorový model vnějších i vnitřních povrchů měřených dílců. Kromě měření je možné ji použít i v mnoha úlohách testování kvality, např. ke kontrole montáže vnitřních prvků elektronických zařízení nebo ke zjišťování některých vnitřních vad odlitků. Flexibilita v kombinaci s velkou přesností dovolují stroj Werth TomoScope využít pro rozměrovou kontrolu vyráběných dílů v dílenských provozech, k proměřování prototypů, k měření nástrojů, v laboratorní praxi apod. Zatímco u klasického měřicího stroje vyžaduje měření složitých tvarů dlouhou dobu na programování měřicí úlohy a posléze i na vlastní měření, se strojem Werth TomoScope je vše mnohem rychlejší. Stačí zvolit typ snímače odpovídající zadané úloze a stroj sám vygeneruje optimalizovaný plán měření. Celý proces měření probíhá v jediném automaticky vykonávaném kroku stroje. Tím je garantována ekonomická výhodnost, flexibilita a velká spolehlivost. Výhodou CT je schopnost získat v krátké době velké množství měřených bodů, a to nejen na přístupných površích, ale i uvnitř dílce. Měření lze zpřesnit kalibračními body, jejichž poloha se s velkou přesností určuje klasickým dotykovým senzorem.
 

Průběh měření

 
Měření probíhá tak, že se měřený díl umístí na otočný stůl v takové poloze, aby ležel v paprsku vycházejícím z rentgenového zářiče (rentgenky s napájecím napětím 225 kV). Detektor potom snímá rentgenový obraz měřeného dílu a vypočítává z něj digitální plošný (2D) model. Objekt je postupně po stanovených krocích otáčen o 360° a v každé pozici jsou snímány další rentgenové obrazy. Následně je zrekonstruována prostorová síť bodů a vytvořen 3D model měřeného dílu. Maximální rozměry měřeného dílu jsou: průměr 350 mm a výška 500 mm.
 

Multisenzorové měření

 
Možnosti stroje mohou být rozšířeny integrací dalších senzorů. Do stroje je možné začlenit např. kameru a systém pro zpracování obrazu, který umožní plně automaticky velmi přesně měřit i na komplikovaných, mimořádně málo kontrastních površích. Laserový senzor umožní měřit profily povrchů, dotykový senzor zase velmi přesně měřit tvary, které optickými metodami změřit nelze. Dotykový i optický snímač mohou být použity také pro zvýšení přesnosti tomografického měření jeho matematickou korekcí.
 

Konstrukce stroje

 
Stroj Werth TomoScope má stabilní granitový základ s integrovanou rotační osou a volitelnou druhou osou Z (využívá se k zamezení kolizí při multisenzorovém měření). Součástí stroje ve všech osách jsou precizní motorická mechanická lineární vedení, vhodná i do dílenského prostředí. Při konstrukci měřicího stroje byly zohledněny bezpečnostní požadavky stanovené pro práci s rentgenovým zářením.
 
Rentgenová hlava přístroje Werth TomoScope HV 500 má rozlišení 2 048 × 2 048 bodů (pixelů) a rozměry 400 × 400 mm.
 

Měřicí program

 
Řídicí a výpočetní systém stroje je softwarově optimalizován pro rychlou rekonstrukci prostorového tvaru dílce. Systém je taktéž schopen vykonat potřebná měření na plošném rentgenovém obrazu. Samotný systém využívá grafický měřicí program WinWerth, interaktivní a uživatelsky přátelský, který pracuje pod 64bitovým operačním systémem MS Windows XP.
 

Využití pro reverzní inženýrství

 
Další zajímavou možností použití tohoto stroje je digitalizace nezdokumentovaných součástí pro reverzní inženýrství. Interaktivní grafické instrukce jsou srozumitelné i v dílenském prostředí a software slučuje všechny funkce pro zpracování dat, které jsou nutné pro tomografický měřicí proces až po vytvoření dat pro model CAD nebo porovnání s existujícím modelem CAD (obr. 2). Dynamický systém zpracování obrazu umožňuje spolehlivě a automaticky měřit objekty i při malém kontrastu. Měření kombinující CT, snímání obrazu, laserové měření profilu a měření pomocí prostorového (3D) kontaktního skenovacího či dotykového senzoru zvyšuje flexibilitu a rozšiřuje pole působnosti tohoto stroje.
(Prima Bilavčík, s. r. o.)
 
Obr. 1. Multisenzorový souřadnicový měřicí stroj s integrovanou výpočtovou tomografií Werth TomoScope
Obr. 2. Příklad snímané součástky: vlevo 3D model vytvořený výpočtovou tomografií a model CAD, vpravo porovnání obou modelů s barevně znázorněnými odchylkami