案例：蔡司COMET三維測(cè)量實(shí)現(xiàn)高精度檢測(cè)注塑模具

丹麥Unika公司是一家中型企業(yè)，它在注塑件生產(chǎn)方面擁有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，受到世界各地客戶的肯定。憑借卓越的品質(zhì)，甚至競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也向該公司購(gòu)買產(chǎn)品，包括三維光學(xué)掃描系統(tǒng)COMET在內(nèi)的蔡司測(cè)量解決方案為其品質(zhì)保駕護(hù)航。

執(zhí)著于精度：Frank Fynbo是丹麥塑料零件制造商Unika的測(cè)量實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理。

現(xiàn)在是凌晨四點(diǎn)。Frank Fynbo打開(kāi)了測(cè)量室的燈。在丹麥中部的Ans，四個(gè)小時(shí)以后太陽(yáng)才會(huì)升起。這位測(cè)量實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理先喝了一小口咖啡，然后打開(kāi)了Lyngbakkevej Street生產(chǎn)車間的夜班同事為他準(zhǔn)備的盒子。盒子里是各種塑料零件和用于生產(chǎn)這些塑料零件的復(fù)雜金屬注塑模具。

當(dāng)Frank的妻子和孩子還在睡覺(jué)時(shí)，他已經(jīng)在操作ZEISS COMET系統(tǒng)檢查第一批零件�！拔蚁矚g這么早來(lái)這里，”54歲的他說(shuō)，“早上比較安靜，我可以更聚精會(huì)神地測(cè)量尺寸。”

△ZEISS COMET 三維掃描儀正在

對(duì)水泵的塑料外殼進(jìn)行激光掃描

精度是獨(dú)特賣點(diǎn)
幾分鐘后，第一個(gè)塑料部件被放在轉(zhuǎn)臺(tái)上，發(fā)出深藍(lán)紫色的光芒。ZEISS COMET的三維測(cè)頭將結(jié)構(gòu)光投射到組件上，它的相機(jī)捕捉光的反射，然后軟件使用三角測(cè)量來(lái)確定表面上每個(gè)點(diǎn)的位置——三維尺寸，可以精確到百分之幾毫米。

生產(chǎn)注塑件的公司很多，但只有少數(shù)公司達(dá)到Unika的質(zhì)量水平。精度是重要的獨(dú)特賣點(diǎn)；甚至競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也在這里訂貨。例如，全球領(lǐng)先的水泵生產(chǎn)商Grundfos就在附近的Bjerringbro生產(chǎn)自己的注塑件。但對(duì)于復(fù)雜的零件，他們也喜歡使用Unika的技術(shù)，并交換測(cè)量數(shù)據(jù)，因?yàn)镚rundfos也依賴ZEISS機(jī)器來(lái)保證質(zhì)量。

△只需要幾分鐘，F(xiàn)rank Fynbo就可以完成

ZEISS COMET 三維掃描儀的測(cè)量設(shè)置。

在很短時(shí)間內(nèi)，水泵外殼的虛擬三維數(shù)據(jù)就會(huì)出現(xiàn)在顯示器上。鼠標(biāo)點(diǎn)擊幾下，就可以得到假彩色偏差對(duì)比，顯示零件與Grundfos提供的CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的偏差。紅色區(qū)域的材料太厚，藍(lán)色區(qū)域材料不足。Frank Fynbo點(diǎn)擊三維模型中的一些點(diǎn)，軟件就會(huì)顯示出這些點(diǎn)的準(zhǔn)確偏差值。這位訓(xùn)練有素、自1989年以來(lái)一直在Unika工作的工具制造工對(duì)此很滿意。一切都在預(yù)期的公差范圍內(nèi)。在購(gòu)買ZEISS COMET之前，Unika必須將部件送到外部服務(wù)提供商進(jìn)行檢查，這樣做成本高昂，而且花費(fèi)的時(shí)間大幅增加。

從ZEISS COMET到計(jì)算機(jī)：真實(shí)零部件的精確圖像轉(zhuǎn)換成三維模型。

幾乎一切都是綠色：ZEISS COMET在這個(gè)水泵外殼上只發(fā)現(xiàn)了微小的偏差。紅色區(qū)域的材料太厚，藍(lán)色區(qū)域材料不足。

冷卻時(shí)的注意事項(xiàng)

每分鐘都有新的塑料部件在這里生產(chǎn)：該注塑模具的上下模以80噸的力結(jié)合在一起，然后熱塑料射出并凝固。不久之后，模具打開(kāi)并釋放高溫部件。

離開(kāi)注塑機(jī)后，塑料件在傳送帶上冷卻。完工的注塑件被收集在盒子里，并交給客戶。

測(cè)量結(jié)果并不總是這樣令人滿意。在注塑成型中，將溫度高達(dá)350℃的熱塑性材料注射到壓力高達(dá)2000 bar的模具中，在Unika最大的注塑機(jī)中，注塑模具通過(guò)高達(dá)1500噸的力結(jié)合在一起。水或油流過(guò)模具，以受控的方式降低溫度，直到零部件凝固。當(dāng)機(jī)器臂在一分鐘后將其從機(jī)器上取下并放在傳送帶上時(shí)，它仍然很燙，無(wú)法觸摸。只有24小時(shí)后它才會(huì)冷卻下來(lái)，并形成最終的形狀。

在此之前它可以彎曲或扭曲，在最壞的情況下會(huì)無(wú)法使用。由于在注塑方面的豐富工藝知識(shí)和Frank Fynbo的細(xì)致，這種情況在Unika很少發(fā)生。

在新產(chǎn)品的批量生產(chǎn)開(kāi)始時(shí)，對(duì)于關(guān)鍵部件，F(xiàn)rank并不僅依賴于光學(xué)三維測(cè)量。他的測(cè)量室內(nèi)還有一臺(tái)ZEISS CONTURA G2三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，用于接觸式測(cè)量。Frank有時(shí)在這里檢查塑料零件，更多的是Unika在現(xiàn)代機(jī)床上制造的金屬注塑模具。模具的任何偏差都會(huì)在以后的注塑過(guò)程中反映出來(lái)，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。

△Unika依賴于蔡司的精度：有了ZEISS COMET和ZEISS CONTURA，可對(duì)注塑模具及零件進(jìn)行高精度測(cè)量。

結(jié)合使用的蔡司機(jī)器
Unika于2010年購(gòu)買ZEISS CONTURA后，F(xiàn)rank一直在使用該系統(tǒng)。他還負(fù)責(zé)操作2014年購(gòu)買的一臺(tái)ZEISS DURAMAX測(cè)量機(jī)，該機(jī)器用于在車間中進(jìn)行快速的質(zhì)量控制。若測(cè)量任務(wù)增加，毫無(wú)疑問(wèn)下一臺(tái)機(jī)器也將來(lái)自蔡司。

Frank說(shuō)：“是機(jī)器和軟件打動(dòng)了我們，我們最大的客戶Grundfos也只使用蔡司的機(jī)器。”

由于其光學(xué)測(cè)量原理，ZEISS COMET系統(tǒng)完美地補(bǔ)充了ZEISS CONTURA的接觸式測(cè)量局限性。用于COMET的ZEISS colin3D軟件也與用于蔡司三坐標(biāo)機(jī)器的ZEISS CALYPSO軟件兼容。光學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)保存為STL文件，并加載到ZEISS CALYPSO軟件中。這使光學(xué)測(cè)量和接觸式測(cè)量的疊加成為可能，并對(duì)目標(biāo)偏離值和實(shí)際值作出更詳細(xì)的說(shuō)明。所有數(shù)據(jù)都是永久存儲(chǔ)，并且在客戶要求時(shí)隨時(shí)可用。

小零件，大挑戰(zhàn)
ZEISS COMET自2017年開(kāi)始投入運(yùn)行。這臺(tái)機(jī)器要測(cè)量的部件幾乎沒(méi)有大頭針的針頭大：用于眼鏡架鉸鏈的膠針。Fynbo回憶說(shuō)：“由于它的尺寸太小，我無(wú)法在ZEISS CONTURA三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上測(cè)量，所以我們選擇了ZEISS COMET 3D掃描儀。當(dāng)然，如今它不僅能測(cè)量眼鏡架的膠針，還能測(cè)量各種塑料部件或工具。提供用于不同量程范圍的四個(gè)鏡頭組。在蔡司為期兩天的培訓(xùn)課程中，F(xiàn)rank Fynbo學(xué)習(xí)了如何操作3D測(cè)頭�！拔铱梢择R上開(kāi)始測(cè)量，但當(dāng)然我每天都在學(xué)習(xí)。

ZEISS COMET在逆向工程中也發(fā)揮著重要作用。有時(shí)客戶帶來(lái)的零件沒(méi)有CAD數(shù)據(jù)，有時(shí)甚至只有木制的模型，他們的要求是，“用塑料把它制造出來(lái)”。若缺少設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，可以使用ZEISS COMET系統(tǒng)生成設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。該工作以部分自動(dòng)化的方式進(jìn)行；完成的CAD文件由Unika的設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行微調(diào)。然后以迭代方式完成流程的其余部分。該工具通過(guò)數(shù)據(jù)制造，數(shù)據(jù)首先由ZEISS COMET測(cè)量，并與CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如果一切正常，則將工具安裝在注塑機(jī)上，用塑料制造一些部件。

用ZEISS COMET再次檢查這些部件。如果有偏差，則使用ZEISS CONTURA對(duì)工具進(jìn)行返工，并以更高的精度進(jìn)行測(cè)量。然后再次安裝工具，整個(gè)過(guò)程重新開(kāi)始，直到最后一切都合格。

Frank Fynbo目前正在與首席執(zhí)行官Bo Johansen和董事會(huì)主席Steen Johansen討論購(gòu)買另一臺(tái)ZEISS CONTURA。這臺(tái)機(jī)器將位于生產(chǎn)注塑件的上層車間。該車間實(shí)施三班倒作業(yè)，24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，然后由員工連續(xù)檢查質(zhì)量。Frank笑著說(shuō)：“我早上就可以多睡一會(huì)兒了�！�

精密塑料零件需要精密注塑工具。來(lái)自蔡司CONTURA坐標(biāo)測(cè)量機(jī)確保其在Unika的質(zhì)量。