插頭連接器之類的電子元器件的尺寸越來越小,這對製造業(ye) 提出了更大的挑戰。ERNI 電子采用三維數控多傳(chuan) 感器測量設備來確保其製造工藝,其中一台設備帶有 X 射線計算機斷層掃描技術。 現代測量技術能夠快速地實現工藝驗證。
ERNI 電子引入了“*生產(chan) “技術。該公司在斯圖加特附近的阿德爾貝格生產(chan) 大量各種電路板連接器和 I / O 插頭連接器,背板,連接器電纜,外殼,係統和工具。許多產(chan) 品通過供應商進入汽車工業(ye) 領域,在那裏要求已安裝的組件具有特別高的品質。
因此,質保部的配套設施是十分專(zhuan) 業(ye) 的。在測量實驗室裏,除了各種三維數控多傳(chuan) 感器測量機以外,還有一台帶有 X 射線計算機斷層掃描傳(chuan) 感器的三坐標測量機(CMM) 。為(wei) 了讓工人能夠迅速檢查他們(men) 的工作成果,在生產(chan) 車間裏安置了一台複合式三坐標測量機。
質量管理部負責人 Oliver Jehlitschke 解釋說:“汽車工業(ye) 總是希望增加電路板的封裝密度。這意味著,我們(men) 要不斷開發更小的插頭連接器。因此,我們(men) 必須不斷調整生產(chan) 和測量條件。”
他所在部門的長期指導者和合作夥(huo) 伴是WERTH。這個(ge) 位於(yu) 吉森的公司是現代三坐標測量界的供應商。其專(zhuan) 門從(cong) 事生產(chan) 帶有光學傳(chuan) 感器和 X 射線斷層掃描技術的三坐標測量機,以及複合式三坐標測量機。早在 1996 年, ERNI 就引進了一台緊湊型設備 VideoCheck IP 250,用於(yu) 插頭連接器、外殼和打孔帶的光學測量。如今,它已被一台更新、更準確的同類型測量機所替代。對於(yu) 較大的零件, ERNI 在 1999 年投入使用了 VideoCheckFB 固定橋式測量機,它的測量範圍是 400×400×200mm。它配備了遠心光學鏡頭,以及獲得的Werth 光纖探針和傳(chuan) 統的 3D 觸發式探針。
計算機斷層掃描技術使三坐標測量機更加完善
ERNI 測量實驗室的一大亮點是自 2008 年以來就被投入使用的 Werth TomoScope® HV Compact。該三坐標測量機利用計算機斷層掃描技術,在不接觸零件的情況下,分析或測量零件,且測量精度為(wei) 微米級。
其工作原理如下:首先,在不同的旋轉位置拍攝測量對象的透射圖像。然後,通過軟件將所以的單張圖像進行三維重構,創建一個(ge) 三維立體(ti) 圖像,用來描述整個(ge) 零件內(nei) 部和外部的幾何形狀。測量技術員Rüdiger Teufel 解釋道:“我們(men) 使用TomoScope®測量所有的空外殼和一些包含了公母端子的裝配插頭。我們(men) 的掐絲(si) 打孔帶也可以用 TomoScope®來測量。”
對未來技術投資的主要原因是為(wei) 了贏得工藝製造的時間。運用三維模型和斷層掃描技術生成的三維數據的理論-實際比對,通過彩色編碼顯示測量數據和理論值偏差。這樣可以幫助快速確認,比如,塑料在注塑過程中是否在模具中正確分布。根據結果,可以對模具及注塑參數進行優(you) 化,直到達到工藝要求。質量部負責人Jehlitschke 介紹說:”我們(men) 要求外殼及其配套的打孔帶都滿足工藝指數Cp=1.67。“
固定橋式測量機裝有遠心光學鏡頭以及一個(ge) 光纖探針和一個(ge) 傳(chuan) 統的觸發式探針。
Rüdiger Teufel 和他的同事使用 TomoScope®進行微米級高精度測量:“ 舉(ju) 個(ge) 例子, 我們(men) 對外殼的首檢都是在 TomoScope®上進行的。我可以對零件掃描,在幾分鍾內(nei) 就能得到三維幾何點雲(yun) 數據用於(yu) 分析。零件的內(nei) 部尺寸,如腔室,也將被測量。以前,我們(men) 必須進行切割、加工和拋光後才能得到橫截麵,現在,我們(men) 隻要按一下按鈕即可從(cong) 點雲(yun) 中得到橫截麵圖像。這節省了大量的時間。其次,可以任意移動截麵位置。”
可靠的共麵測量
在 2015 年上半年, ERNI 測量實驗室獲得了另一台Werth VideoCheck®S 400 型號三維數控多傳(chuan) 感器測量機。它配備了的傳(chuan) 感器,例如色差傳(chuan) 感器(CFP) 和麵焦點變化傳(chuan) 感器 Werth 3D-Patch。Oliver Jehlitschke 說明了投資的原因:“連接插頭連接器和電路板的焊盤必須在一個(ge) 公差很小的平麵上,防止在之後的焊接過程中產(chan) 生缺陷。我們(men) 通過對所有焊接點進行共麵測量來判斷是否達標。”
一個(ge) 特別的挑戰是,從(cong) 插頭連接器突出的插針會(hui) 在裝配後被彎曲 90° 。這意味著,彎曲角度和焊盤的位置可能會(hui) 稍有不同。由於(yu) 塑料外殼的變形和收縮,插頭連接器越長,就越難避免誤差。目前,這種測量任務主要是用於(yu) 製造工序中的質量保證。為(wei) 此,生產(chan) 自動化係統中的一個(ge) 測量係統使用三角測量激光來測量高度。根據生產(chan) 需要,這種方法是非常快的,但其度遠遠不如 Werth VideoCheck®測量機,該機在測量實驗室提供參考測量和更高的工藝保障。
Rüdiger Teufel 解釋說:“我們(men) 對我們(men) 配備有Werth 3D-Patch 和 CFP 的VideoCheck®S 400 十分有信心。它具有的數碼相機術,Werth HiCam,是實現對比聚焦法的*保障。
無需特殊夾具, X 射線計算機斷層掃描三坐標測量機就能測量各種零件。
表麵形貌測量
Werth 3D-Patch 的工作原理:隻移動相機的軸,類似自動聚焦的連續拍照。圖像中zui大對比度的像素被計算出來。圖像棧內(nei) 的對比度zui大值被定義(yi) 為(wei) 測量點,用於(yu) 描述三維零件的表麵。通過新的申請中的焦點變化法,能夠在更大的動態範圍內(nei) 測量表麵形貌。同一測量對象的黑暗和明亮區域可以在*照明下被同時捕捉到,由此計算出點雲(yun) 。然後,各個(ge) 插針的zui高點可以被確定。並由此來定義(yi) 一個(ge) 接觸麵。這樣可以模擬焊接前的零件定位,以及焊盤彼此之間的距離。
色差傳(chuan) 感器提供了另一種測量方法。這是一種一維距離傳(chuan) 感器,當加工軸在零件上方移動時,它可以獲取掃描線。然後, 據這些掃描線計算和評價(jia) 點雲(yun) 。由於(yu) 其物理性質,該方法尤其適用於(yu) 測量光麵和反光材料。
Oliver Jehlitschke 是這樣解釋 ERNI 多次選擇 Werth測量技術的:“首先,Werth 測量機能夠提供連續的高精度測量。我多年以來的經驗可以證實這一點。其次, Werth 給市場帶來的技術總是*成熟和可靠的。zui後,我們(men) 的工作關(guan) 係非常好,無論是在服務還是在應用支持方麵,特別是新技術 。
ERNI 的質量管理部門負責人 Oliver Jehlitschke(左)正在與(yu) 經驗豐(feng) 富的測量技
術員 Rüdiger Teufel 討論重要的檢測特征。