案例：蔡司COMET三維測量實現(xiàn)高精度檢測注塑模具

丹麥Unika公司是一家中型企業(yè),，它在注塑件生產(chǎn)方面擁有扎實的專業(yè)知識,，受到世界各地客戶的肯定,。憑借卓越的品質(zhì),，甚至競爭對手也向該公司購買產(chǎn)品,，包括三維光學(xué)掃描系統(tǒng)COMET在內(nèi)的蔡司測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的測量實驗室經(jīng)理,。

現(xiàn)在是凌晨四點(diǎn)。Frank Fynbo打開了測量室的燈,。在丹麥中部的Ans,，四個小時以后太陽才會升起。這位測量實驗室經(jīng)理先喝了一小口咖啡,，然后打開了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時,，他已經(jīng)在操作ZEISS COMET系統(tǒng)檢查第一批零件,。“我喜歡這么早來這里,，”54歲的他說,，“早上比較安靜,，我可以更聚精會神地測量尺寸�,！�

△ZEISS COMET 三維掃描儀正在

對水泵的塑料外殼進(jìn)行激光掃描

精度是獨(dú)特賣點(diǎn)
幾分鐘后,，第一個塑料部件被放在轉(zhuǎn)臺上，發(fā)出深藍(lán)紫色的光芒,。ZEISS COMET的三維測頭將結(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量來確定表面上每個點(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),；甚至競爭對手也在這里訂貨。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,。但對于復(fù)雜的零件，他們也喜歡使用Unika的技術(shù),，并交換測量數(shù)據(jù),，因為Grundfos也依賴ZEISS機(jī)器來保證質(zhì)量。

△只需要幾分鐘,，F(xiàn)rank Fynbo就可以完成

ZEISS COMET 三維掃描儀的測量設(shè)置,。

在很短時間內(nèi)，水泵外殼的虛擬三維數(shù)據(jù)就會出現(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比，顯示零件與Grundfos提供的CAD設(shè)計數(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年以來一直在Unika工作的工具制造工對此很滿意,。一切都在預(yù)期的公差范圍內(nèi),。在購買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)的時間大幅增加,。

從ZEISS COMET到計算機(jī)：真實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,。

冷卻時的注意事項

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,，模具打開并釋放高溫部件,。

離開注塑機(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,，注塑模具通過高達(dá)1500噸的力結(jié)合在一起,。水或油流過模具，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，它仍然很燙,，無法觸摸,。只有24小時后它才會冷卻下來，并形成最終的形狀,。

在此之前它可以彎曲或扭曲,，在最壞的情況下會無法使用。由于在注塑方面的豐富工藝知識和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)開始時，對于關(guān)鍵部件,，F(xiàn)rank并不僅依賴于光學(xué)三維測量,。他的測量室內(nèi)還有一臺ZEISS CONTURA G2三坐標(biāo)測量機(jī)，用于接觸式測量,。Frank有時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在以后的注塑過程中反映出來,，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，可對注塑模具及零件進(jìn)行高精度測量,。

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

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

由于其光學(xué)測量原理,，ZEISS COMET系統(tǒng)完美地補(bǔ)充了ZEISS CONTURA的接觸式測量局限性,。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)測量和接觸式測量的疊加成為可能，并對目標(biāo)偏離值和實際值作出更詳細(xì)的說明,。所有數(shù)據(jù)都是永久存儲,，并且在客戶要求時隨時可用。

小零件,，大挑戰(zhàn)
ZEISS COMET自2017年開始投入運(yùn)行,。這臺機(jī)器要測量的部件幾乎沒有大頭針的針頭大：用于眼鏡架鉸鏈的膠針。Fynbo回憶說：“由于它的尺寸太小,，我無法在ZEISS CONTURA三坐標(biāo)測量機(jī)上測量,，所以我們選擇了ZEISS COMET 3D掃描儀。當(dāng)然,，如今它不僅能測量眼鏡架的膠針,，還能測量各種塑料部件或工具。提供用于不同量程范圍的四個鏡頭組,。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測頭�,！拔铱梢择R上開始測量,，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,。有時客戶帶來的零件沒有CAD數(shù)據(jù),，有時甚至只有木制的模型，他們的要求是,，“用塑料把它制造出來”,。若缺少設(shè)計數(shù)據(jù)，可以使用ZEISS COMET系統(tǒng)生成設(shè)計數(shù)據(jù),。該工作以部分自動化的方式進(jìn)行,；完成的CAD文件由Unika的設(shè)計工程師進(jìn)行微調(diào),。然后以迭代方式完成流程的其余部分。該工具通過數(shù)據(jù)制造,，數(shù)據(jù)首先由ZEISS COMET測量，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對工具進(jìn)行返工,，并以更高的精度進(jìn)行測量,。然后再次安裝工具，整個過程重新開始,，直到最后一切都合格,。

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

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