3D 스캐닝 개선

3D 스캐닝을 개선하는 ARIS Technology

3D 스캐닝은 이미 많은 자동차 부품 제조업체에서 채택했지만 품질 관리(QC)의 사용 사례는 제한적이었습니다. 이는 주로 다음과 같은 제한 사항 때문입니다.

1. 3D 스캐닝은 수동이었습니다.

2. 기존의 "소위" 자동화 3D 스캐닝 시스템은 비생산적인 경향이 있습니다.

3. 3D 스캐닝은 올인원 솔루션을 시도했지만 특정 유형의 측정에는 여전히 접촉 장치(CMM)를 사용해야 하는 이유가 있습니다.

수동 3D 스캐닝 극복

일반적으로 제조업체가 독립형 3D 스캐너를 구입할 때 Geomagic 또는 Polyworks, 2축 턴테이블, 3D 스캐너 삼각대 등과 같은 3D 이미지 처리 소프트웨어를 추가로 구매해야 합니다. 이러한 구매 후 작업자는 다음에 대해 교육을 받아야 했습니다.

– 3D 스캐너 작동 방법(예:켜기/끄기, 설정 변경 등).

– 스캔할 특정 부품에 대해 올바른 각도와 거리에서 올바른 스캔을 수행하는 방법.

– 물체의 표면 특성을 설명하는 방법(예:표면의 반사도에 따라 올바른 노출 설정).

– 여러 스캔을 하나의 파일로 결합하고 스캔한 데이터를 처리하는 방법.

– 스캔한 데이터와 CAD 비교를 완료하기 위해 이미지 처리 기술을 수행하는 방법.

-스캐너 캘리브레이션, 픽스쳐 마스터링 등 기타 사용법

이것은 새로운 프로젝트를 위해 훈련된 노동력에 대한 새로운 학습 곡선이 항상 있음을 의미했습니다. 먼저 새 부품 검사를 위해 작업자는 해당 부품을 스캔하는 방법을 배워야 합니다. 둘째, 회사에서 이전 모델을 복제하는 경우 작업자는 이전 프로젝트를 다시 방문하여 스스로를 상기시키거나 부품을 처음부터 스캔하는 방법을 다시 배워야 합니다. 작업자 생산성을 높이기 위해 상용 소프트웨어가 점진적으로 개선되었지만 이러한 가파른 학습 곡선을 근본적으로 제거하는 솔루션은 아직 없습니다.

ARIS 소프트웨어의 단순한 UX(사용자 경험)가 지원하는 협업 ARIS 시스템으로 새 부품을 쉽게 설정할 수 있습니다.

ARIS 시스템이 더 나은 이유는 무엇입니까?

많은 회사에서 로봇 자동화를 활용하여 3D 스캐닝의 노동 집약도를 개선하는 솔루션을 도입했습니다. 그러나 현재 사용 가능한 솔루션에는 다음과 같은 제한 사항이 있습니다.

– 대부분의 기존 솔루션은 3D OEM 스캐너 하드웨어에서 제공하므로 특정 브랜드 또는 유형의 3D 스캐너에 고정됩니다. 예를 들어 3D 스캐너 제조업체에서 개발하고 홍보하는 인기 있는 3D 스캐닝 자동화 솔루션이 있습니다. 이 솔루션(1)에 사용된 3D 스캐너는 구조화된 청색광으로, 사용자가 부품을 스프레이해야 하는 더 빛나는 표면에는 적합하지 않습니다. (2) 더 좁은 구멍을 스캔할 수 있는 능력을 제한하는 눈 사이의 거리가 길다. (3) 아이러니하게도 자동화를 매우 수동으로 만드는 부분에 마커를 넣어야 하는 경우가 많습니다.

– 대부분의 기존 솔루션은 유연하게 구축되지 않았습니다. 다시 말해, 사용자가 시스템을 새로운 생산 라인에 맞게 변경해야 하는 즉시 시스템이 구식이 될 수 있습니다. 제조업체에서 자동화된 3D 스캐닝 시스템의 용도를 다른 용도로 변경하기로 결정하면 3D 스캐너, 로봇 및/또는 이미지 처리 소프트웨어를 교체해야 할 수 있습니다. 이러한 교환에는 일반적으로 완전히 새로운 시스템 통합, 재교육 및 재교정이 필요합니다.

–ARIS는 독점 소프트웨어 제품을 활용하여 이러한 제한 사항을 해결합니다.

– 모듈식 통합 플랫폼:ARIS는 시장에서 검증된 최적의 센서와 로봇을 추천하고 통합 및 구현을 수행합니다.

– 자동화(실행) 소프트웨어:ARIS는 최소한의 교육을 받은 작업자가 프로그래밍된 검사를 반복적으로 실행할 수 있는 소프트웨어를 제공합니다.

– 설정 소프트웨어:ARIS는 제조업체의 요구 사항이 발전함에 따라 새로운 프로그램과 사후 스캔 분석을 쉽게 설정할 수 있는 소프트웨어를 제공합니다.

ARIS 시스템은 CMM을 어떻게 보완합니까?

3D 스캐닝은 수백만 개의 측정 데이터를 몇 초 만에 수집할 수 있으므로 높은 분해능과 빠른 주기 시간을 갖습니다. 그러나 투명/반투명, 반짝이는 표면 또는 내부 세부 사항을 측정하는 데 CMM만큼 성능이 좋지 않습니다. 이러한 이유로 특정 부품에 대해 필요한 모든 주석(관심 지점)을 측정하는 경우에도 CMM과 3D 스캐닝을 모두 사용하는 것이 더 바람직할 수 있습니다.

이를 인식하여 CMM OEM은 CMM 암에 3D 스캐너를 장착했지만 이는 매우 느리고 비생산적인 프로세스입니다. 반면에 검사실에 산업용 로봇을 배치하는 복잡성을 겪는 것은 그리 최적이 아닌 것 같습니다.

ARIS가 이 문제를 극복하는 방법은 협동 로봇을 빠른 다중 라인 레이저 스캐닝과 통합하는 것입니다. 이러한 시스템은 3D 영역 스캐너(예:구조화된 청색광)가 있는 ARIS 시스템에 비해 정확도가 약간 낮지만 속도와 생산성을 최대화하고 반사 표면에 대한 다른 유형의 3D 스캐닝보다 성능이 뛰어납니다.

또한 외부 추적 메커니즘을 사용하여 로봇이 움직이는 동안(데이터 캡처) 이미지를 실시간으로 스티칭할 수 있으므로 정밀도를 잃지 않고 더 큰 부품을 훨씬 더 효과적으로 스캔할 수 있습니다.

마지막으로 협업 로봇을 사용하여 이 시스템을 기존 인간 프로세스가 있는 영역에 배포할 수 있으므로 실시간으로 CMM 측정을 보완하는 CMM 바로 옆에 설정할 수 있습니다.

정밀 시스템의 실제 사례 연구

품질을 보장하는 데 필요한 다양한 주석과 함께 참조 ARIS 시스템을 사용하여 다이 캐스트 부품에 대한 전체 검사 보고서가 생성됩니다. 그런 다음 측정값에 대해 Gage R&R 연구를 수행하여 정밀도(반복성 및 재현성)를 테스트하고 널리 인정되는 업계 표준과 비교합니다.

이 정밀 테스트는 자동화된 3D 스캐닝 시스템이 FAI(First-Article Inspection) 및 생산 중 검사 모두에 대해 실험실이 아니라 생산 현장에 배포될 수 있는지 여부를 알려주고 상당한 비용 절감으로 이어집니다.

3D 스캐너의 선택은 일반적으로 로봇 팔의 선택보다 더 중요합니다. 다양한 허용 오차, 표면 마감 및 부품 크기에 따라 다른 광학적 정확도 및/또는 시야 장치가 필요할 수 있기 때문입니다. 일반적으로 더 정확하고 더 큰 시야 장치는 더 비쌉니다. ARIS 통합 소프트웨어가 제공하는 다양한 3D 스캐너 유형을 플러그 앤 플레이할 수 있는 기능이 할당된 예산 내에서 필요한 정확도와 주기 시간을 달성하는 데 중요한 것은 이 가격 요소 때문입니다. 예를 들어 ±2.5μm 수준까지 정확한 3D 스캐너가 있지만 비용이 100,000달러를 초과하기 쉽습니다.

스캐너와 로봇이 배치되고 배선되면 3D 스캐너와 로봇의 상대적 위치를 보정하는 초기 설정이 수행됩니다. 이것은 ARIS 자동화 소프트웨어에 의해 처리되며, 작업자는 클릭 한 번으로 필요한 보정을 자동으로 수행할 수 있습니다. 어떤 경우에는 3D 스캐너도 매일처럼 자주 보정해야 하며(특히 온도 변화에 따라) 이 역시 최소한의 인간 입력으로 ARIS의 자동화 소프트웨어를 통해 자동으로 처리됩니다. 사용된 참조 시스템의 경우 초기 보정 프로세스에 수동 작업자 시간이 15분 미만이 소요되었습니다.

결과는 최소한의 투자로 프로덕션 환경에서도 솔루션이 CMM과 유사한 정확도를 제공할 수 있음을 보여줍니다. 실험실 내 CMM에 비해 정확도가 약간 떨어지지만 휴대용 CMM보다 우수한 것으로 판명되었습니다. 특히 많은 실험실 내 고정밀 CMM은 콘크리트 바닥 및 온도/진동 제어실과 같은 제어가 필요하므로 이러한 외부 영향에 덜 민감한 3D 스캐너는 자동화된 로봇 3D 스캐닝 품질 관리 솔루션이 제공하는 유연성과 효율성을 나타냅니다. 제공할 수 있습니다.

ARIS 시스템은 자동차 제조업체의 기존 인프라와 함께 작동하고 강력한 투자 수익(ROI)을 제공할 수 있습니다. 이러한 ROI는 협업 ARIS 시스템을 활용하여 기존 CMM 프로세스를 교체하지 않고도 얻을 수 있습니다.

ARIS Technology에서 제공한 정보에서 연감 편집자 Bill Koenig가 편집했습니다.