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麵向壓鑄件的茄子视频工業CT檢驗應用

返回列表 來源:網絡編輯 瀏覽: 發布日期:2018-11-19 08:52

 

結合壓鑄缺陷檢驗現狀及大趨勢探討在線與離線檢測相結合的鋁壓鑄件質量控製技術,基於工業CT 測量機離線對鋁壓鑄製品進行高精度掃描測量分析,並與線邊或在線高速CT 檢測手段相結合,以有效阻斷質保及生產全過程質量異常並快速追溯缺陷信息,從而顯著改善壓鑄質量,該方法可使異常壓鑄件於最短時間內得到識別、剔除及隔離,從而達到精細質量控製及提升企業市場競爭力之目的。

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壓鑄件的缺陷檢驗現狀

       壓鑄作為一種現代化的金屬鑄造工藝,其利用模具型腔對熔融狀態的金屬施加高壓成型,與其它鑄造技術相較,壓鑄的表麵更為平整,並擁有更高的尺寸一致性,然而不規範的操作及參數不可避免產生種類眾多的鑄件缺陷,包括形狀及尺寸超差、氣孔、縮孔、夾雜、疏鬆及裂紋等,其原因涉及壓鑄機性能、壓鑄工藝參數設置、壓鑄模、壓鑄件設計及操作、材料等多樣化因素。

目前國內鑄造生產車間多采用破壞性檢驗及人工目視檢測法,勞動強度大且作業效率低,檢測結果易受到操作人員的主觀影響。

圖1: 傳統破壞性檢驗及目視檢測法

       部分壓鑄廠家采用常規X射線照相技術對鋁壓鑄件進行探傷,其具有檢測快速及操作簡單等特點,但通常僅提供二維平麵投影信息,在射線透照方向上缺陷前後影像重疊,存在更高的缺陷誤判可能性,對於缺陷的深度、厚度及三維信息無法直接或準確給出,然測定缺陷的尺寸及位置的重要性與確定產品安全性能卻有著千絲萬縷的直接聯係,缺陷的精確定量分析及三維尺寸測定於汽車等產業製造鏈中日益得到關注及應用。

圖2: 工業X  光機檢測二維平麵圖像

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大趨勢:高精度三維CT 掃描檢

       工業CT 是工業用計算機斷層掃描成像技術簡稱,以錐束CT 為例,其基本原理是錐束射線束穿過被測對象及衰減,通過平板探測器獲取大量無影像重疊的斷層掃描圖像,最終按照重建算法重構得到完整的三維圖像。作為現今最佳的無損檢測手段之一,可獲取更全麵的產品內外質量數據,更有效反映內部結構,缺陷形狀、尺寸及分布位置情況的直觀圖像,越趨廣泛地應用於鋁壓鑄缺陷檢驗領域。

圖3: 錐束計算機斷層掃描成像

       作為主要應用之一,工業CT 可實現三維及二維缺陷的自動量測、分析及顯示,可將檢測到的缺陷大小以顏色編碼可視化顯示,獲取每個缺陷的各種參數(缺陷位置、尺寸及幾何形狀(體積、坐標、投影麵積)、最近缺陷間隔、每個缺陷到參考表麵的距離,統計總體百分比或孔隙率及缺陷體積直方圖,可依據P201及VW 50097等標準對切片圖像進行局部孔隙率分析,該方法淘汰了耗時的樣品製備及顯微拍照作業。分析過程可保存為模版,以實現快速及重複地分析所有樣品,減少人為幹預。

 圖4:鋁鑄件整體缺陷定量可視化分析

       伴隨工業CT 越趨多樣化的發展維度,兼具測量性能及可追溯性測量精度的工業CT 測量機於綜合性能方麵具有更強的拓展性,特別體現於鋁鑄造毛坯件的尺寸及形位公差量測、厚度分析、數模比對/實際值比對及逆向工程等需精確量測應用的領域。

圖5:采用ZEISS METROTOM 工業CT 測量機

對大型鋁壓鑄件進行CT掃描

       以數模比對/實際值比對為例,可直接比對CT 三維體元數據和CAD 或其它CT 三維體元數據,較之常規方法效率更高,並可以顏色標識來顯示分析結果,可對整體對象或用戶指定的“感興趣區域”進行分析,數模對比可直接在CT 三維體元數據上進行,而無需將三維數據間接轉換成點雲或STL 數據,從而避免了增加間接測量的不確定性及有效信息的丟失。

圖6:鋁鑄件整體色差數模比對

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大趨勢:離線、線邊或在線檢測相融合

       近年來,隨著產品技術的快速發展及日益激烈的市場競爭,為了確保產品的質量及經濟效益,先進及優化控製廣泛應用於壓鑄過程。然而,不管是在先進控製策略的應用過程中還是對產品質量的直接控製過程中,一個最棘手的問題就是難以對壓鑄產品的質量變量進行在線實時測量。過往受工藝及技術的限製,部分重要的過程參數和產品內部質量指標難以甚至無法通過硬件傳感器在線檢測,近期隨著先進的高速CT 係統方案在國外知名企業陸續推行,此難題將得以有效解決。

圖7: ZEISS VoluMax 在線高速CT 

應用於寶馬集團德國鋁壓鑄工廠

       通常,生產過程中需對每一部機台進行巡檢,對其正在生產的產品進行離線分析抽檢,送計量實驗室進行人工分析,以確認產品即時的符合性,並根據分析值來指導生產。由於時間滯後大,因此遠不能滿足在線過程控製的要求,於生產現場增加線邊或在線高速CT 存在一定的必然性。其正是為了解決質量變量的實時測量及控製問題而逐漸發展起來的。在線檢測為過程控製、質量控製、過程管理與決策等提供支持,亦為進一步實現質量控製及過程優化奠定基礎。

       在線連續檢測技術已是現代流程工業和過程控製領域關鍵技術之一,它的成功應用將極大地推動在線質量控製和各種先進控製策略的實施,使生產過程控製得更加理想,例如孔隙率、形狀、尺寸、縮孔等質量參數皆可以實現在線檢測,借助於核心圖像算法,快速識別缺陷及自動剔除偽缺陷的幹擾。

       壓鑄生產過程作為複雜及龐大的工業大係統,其本身就存在大量的不確定性和非線性因素,通常伴隨著十分苛刻的生產條件或環境,如高溫、振動及高濕度,對於在線CT 係統的安全性要求較高;各生產裝置間存在複雜的耦合及製約關係,這即要求從全局協調,以求整個生產裝置運行平穩、高效,作為在線CT係統工程的重要組成部分,質量管理平台同樣扮演著重要的角色,需有效對接各關鍵生產及管理單元,實時快速處理海量的質量數據。

       在線/線邊CT 係統解決方案具有自動化效能高、無人值守、批量化高速檢測、自動上下料、高效的自動缺陷識別、測量及評定等係列全過程采用計算機自動化控製,最大化避免人工幹預等顯著特點。

圖8: 全自動化高速CT 掃描檢測係統

       離線、在線或線邊檢測係統的有機融合有利於確保涵蓋研發、生產及質保等環節整體質量數據流的透明化及實時性,其各有特點:高精度、高速,均采用CT 係統亦有利於確保數據的三維一致及可匹配性,以實現產品信息的可追溯性、完善的閉環反饋,加速產品開發周期、縮減生產成本及提升產品整體質量。

視頻:應用於過程控製及生產優化的

全自動在線高速CT 係統

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