數字形狀采樣和處理技術可以用于精密模具的生產,并且可以大大縮短用于切削的電腦數控系統開發新模具的時間。
在大多數人眼里,容器僅僅是用來裝物品的器具而已。但是對注-吹成型公司uniloymilacron的客戶來說,他們的uniloymilacron容器還是定義他們品牌的一重要部分。uniloymilacron是一個的提供吹塑系統和服務的供應商。早在30年前,公司通過開發新的切割機械以及為乳品包裝市場進行空心塑料瓶設計而成為吹模成型領域的者。此后,經過幾年的發展,公司還開發了技術來提高自身的技術能力和自動化程度。
zui近,該公司的一項具有重要意義的創新技術就是利用數字形狀采樣和處理技術(dssp)來為塑料容器開發新的模具。該項技術是由laserdesign公司的一個分支gksinspectionservices公司提供的。gks公司利用其激光設計掃描儀對塑料容器的幾何外型進行準確的掃描,并且geomagicstudio軟件把掃描的數據輸入到的表面模型當中供cad系統和機械加工使用。
“這個新的程序有許多優點”,uniloymilacron公司的產品設計工程師jimjanezek說道。“它可以使我們生產更加的模具,并且為用于切削加工的cnc系統節省了時間,這樣我們開發新的模具的時間也就被大大縮短了”。
復制復雜的形狀
zui近,一個合作項目正在uniloymilacron和gks公司之間進行。具體內容是uniloymilacron公司為gks公司提供一種兩升塑料牛奶瓶的復制品。盡管牛奶瓶是電冰箱里zui常見的容器,但一個典型的牛奶瓶在采用cad系統操作時卻是相當復雜和困難的。
“我們使用pro/engineer軟件來設計新的容器,這種新的軟件的不同于以往的容器設計模式”,janeczek說道,“但是我們同時也需要各種不同的技術來滿足客戶的設計需要”。
快速捕獲能力和包含有自由形態的模型現有物質是cad系統和dssp之間zui的差別所在。
作為一個以制圖為基礎的技術,cadzui開始呈現出的是一個空白的屏幕,然后由操作人員輸入尺寸、形狀、曲線以及表面情況然后來確定這個物體的具體形態。對于設計一種新的產品來說,cad是zui適用的。但是當它用來模擬和表現現有的物體的時候,它的局限性就體現了出來,特別是那些有自由形態形狀的物體,比如那些有把手的塑料牛奶瓶等。
而dssp在zui初的情況下則呈現的是一個已有的產品和成型結構。高速掃描儀捕獲物體的形態數據并且把這些點云數據輸入如geomagicstudio全自動軟件中等。該軟件是這個過程中zui重要的部分:它從測量數據中提取物體幾何形狀數據及布局信息,進而創造出高質量的數字模型。這些模型都可以被cad/cam/cae使用并用來進行進一步的操作,例如工程分析、模擬、機械加工等等。
“對于用數字復制一個模型,geomagicstudio軟件可以提供zui簡單、zui快速、zui準確的方法”,gks公司工程師兼uniloymilacron工程負責人hanle說。“你可以在不采集物理尺度和使用精度為0.0025毫米(0.0001英寸)的cad模型的前提下完成對物體的模擬”。
幾分鐘內完成數百萬點
le目前一直使用激光設計ds3040掃描儀來捕獲兩升牛奶瓶的數據。盡管ds3040要求要選擇適合cmm的探測器,但是選擇ds3040使得整個操作過程更快速,并且可以采用無接觸式掃描。
“在使用傳統的cmm系統時你不可能得到ds3040所形成的掃描結果”,le說,“在用傳統的方法時,你不得不使用基礎式探針,而且不管進行多少次都不一定會產生特別的數據。除此之外,對于一個柔軟易變形的物體來說,你不可能得到的數據因為它的物理形狀總是在改變”。
據le介紹,激光設計系統的主要優點就是使用旋轉平臺來對容器進行的掃描,并且可以輕而易舉的整合用于普通并列系統的所有數據。
新技術掃描一個牛奶瓶大約需要花一個小時的時間,并且收集了一個大約有兩百萬點的點云。這和uniloymilacron過去使用的cnc系統掃描容器所花費的24個小時相比占有明顯的優勢。cnc系統僅能捕獲幾千個數字點,但和激光設計掃描儀收集的數百萬點相比便顯得微不足道。此外,新的方案可以在更短的時間內提供更的數據,這為uniloymilacron公司的生產和程序安排都提供了很大的幫助。
“當我們進行這樣的操作時,我們需要為切削操作中zui重要的工具cnc機械爭取時間”,janeczek解釋道。“但采用了gks的掃描和數據加工過程,cnc機械就可以全速的完成切削任務,而且我們也不用擔心使用它的時間安排”。
點到面的轉化
當這些數據點被激光設計掃描儀捕獲的時候,它們被采用到geomagicstudio軟件中,在這里這些數據可以被寄存掃描,并且在保留精度、改正錯誤并且彌補漏洞的基礎上整理這些數據設置。
這些點云模型在由geomagicstudio軟件提供的外圍三角測量運算法則的幫助下轉化為了一個多邊形模型。新的功能可以根據軟件自動地創造出一個清晰的多變形,并且具有區域模擬、優化多邊形密度、固定重疊的交叉點以及編輯多邊形特征等優點。
zui后的步驟就是創建一個可以直接用于cad系統的nurbs表面模型。當不需要其余的*控制的時候,geomagicstudio軟件只要輕輕點擊一下鼠標就可以輕松完成。如果是模擬容量為兩升的牛奶瓶,le也只是根據細節部分調整一下具體的區域。為了這項工作,他使用了geomagicstudio軟件的技術來修補更加優化、采用適合的表面配置、并且進行輪廓的探測和擴充。
“從多邊型階段到形狀階段再到cad表面完成階段整個過程大約需要花費一個小時的時間”,le接著說“geomagicstudio軟件使需要細節分析的結合部分采用了自動的或手動的修補程序”。完整的模型是以iges文件形式儲存的,并且發給uniloymilacron公司以供pro/engineer軟件使用。
janeczek說“過去,為了得到我們想要的點云模型,我們大約需要3到4天的時間”。“現在,只要不到一天時間就可以完成了。gks提供了一個更加cad模型,而且它可以直接用于pro/e軟件“。
據janeczek介紹,新型模型在pro/e軟件操作中需要兩個小時的工作時間。這包括瓶頸的完成、瓶帽羅紋的加刻、雕刻可再生代碼和模型編號的瓶底,而且還可以根據客戶要求加上他們的logo。
在pro/e軟件完成操作之后,模型會被發送給uniloymilacron的模具設計和加工團隊,他們用它來制造出一個這個模具的行腔,然后決定哪個機械是切割這個行腔的,并且為所挑選的機械設備準備數字文件。如果加工容量為兩升的牛奶瓶,uniloymilacron便采用a55makino系統來切割模具。切割結束以后,模具在被進行打磨和必要的手工操作之后便可以投入使用了。
更短的時間、更高的精度
對uniloymilacron公司來說,他們現在獲取現有容器的數據和創造一個新的cad模型的時間都比以往縮短了超過50%。根據janeczek介紹,過去至少需要4到5天完成的工作現在只要不到兩天的時間就可以完成。更高的精度以及更充裕的時間使uniloymilacron公司生產出的產品始終保持著一個高質量的標準,并且在相同的工作時間內完成更多的工作。用于切削中提高設計精度、節省cnc加工時間的dssp操作工具是uniloymilacron公司進行生產特殊容器zui有效操作觀念的zui有利證明。
zui后,不管在哪里使用容器,uniloymilacron公司和他的客戶都會意識到包裝質量可以使容器之間產生巨大的區別。
隨著dssp技術的發展,它的應用范圍也變得越來越廣泛,為產品設計、模具重建、質量檢測、個性化制作提供了*的技術。在國外,dssp已經為一些的汽車公司如福特汽車公司生產原配零件和模具,并且為施耐德等電器公司提供*的質量檢測方法。而在中國,dssp技術尚處于起步階段,不過筆者相信,中國巨大的市場以及發展潛力使dssp技術在不久的將來在中國一定能能找到自己的用武之地。
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