光学（大、大胆、高速）計測

ヘキサゴンマニュファクチャリングインテリジェンスの3D光学センサーコマーシャルオペレーションマネージャー、クリフブリス著

光学計測の世界に足を踏み入れると、1つのことが明らかです。この活気に満ちたビジネスセクターは、大型のコンポーネントや固定具を検査するためのポータブル座標測定機（PCMM）の新しい設計を革新し続けています。大規模な製造業者は、航空宇宙、造船、自動車、およびその他の産業で見られる大きな表面積にわたるその場での3D測定に対処するための最新の光学的方法を依然として探し求めています。表面を詳細に注意深く分析する必要性は、ハードゲージを備えた古いスタイルのチェックフィクスチャとは対照的に、より大きなデータセットを提供するより優れた光学測定ツールの傾向を推進しています。

新しいカメラベースの光学写真測量システムは、従来の光学ツールセットの古いバージョンからの大きな逸脱である新しい設計を導入しています。これらのシステムは過酷な産業環境や遠隔地の屋外環境で使用されるため、エンジニアは、振動や衝撃などの機械的ストレスの影響に対するこれらのシステムの堅牢性と耐性に特別な設計を重視しています。研究開発段階では、長時間のテストを使用して、測定ボリューム全体のシステム精度をチェックします。新しいシステムでは、頑丈なハウジング内に2台の高性能カメラが組み込まれているため、ほこりや振動のある過酷な生産環境でも、検査、追跡、および位置決めが可能です。

新しいデザイン、迅速な返品

写真測量に基づく最新の光学システムには、さまざまな構成があります。新しい設計では、閉じたカメラビームに2台の高解像度8メガピクセルデジタルカメラが含まれます。これらの統合デジタルカメラは、測定対象のコンポーネントまたはハンドヘルドプロービングデバイスに配置されたあらゆるタイプのターゲットを迅速にキャプチャできます。生成された画像は自動的に処理され、3D座標データがリアルタイムで計算されます。長年気象学者を悩ませてきた振動、騒音、位置の変化などの問題は、もはや問題ではありません。動的参照と呼ばれる新しい技術を提供する光学システムが市場に出回っています。これにより、システムは、光学追跡によってこれらの環境障害を自動的に検出して補正することができます。この機能は、測定セッション中にシステムが移動した場合でも、一定のプロセス安定性を保証します。

その他の進歩

テクノロジーニードルは、精度の面でも進歩しています。現在、40〜80ミクロンの精度範囲で最大5メートルの体積の物体を測定できる光学測定システムが市場に出回っています。カメラベースのソリューションの新機能は、複数のポイントを同時にキャプチャし、それらの使用法を実験室設定での負荷テストと疲労テスト、およびその他の静的および動的アプリケーションに拡張する機能です。これらの進歩と動的参照を組み合わせると、ユーザーは幾何学的条件を正確に検出できるツールセットを手に入れ、ダウンタイムを最小限に抑えて、またはまったくダウンタイムなしで、アクティブな産業環境で使用できるようになります。

迅速な作業を行う

コンポーネントを迅速かつ正確に調整しようとしたことのある技術者なら誰でも、タスクの複雑さを理解できます。良い例は、サイドパネルに車のドアを配置することです。これは簡単な仕事ではありませんが、自動車メーカーはプロトタイピングプロセスで毎日苦労しています。ドアの片側でネジを調整し、反対側でネジをチェックするたびに、ネジが反ります。この演習は、時間のかかる面倒なプロセスになる可能性があり、CADデータと適合に基づいてドアを位置合わせするのに通常最大30分かかります。このシナリオでは、手順中に誰も何にも触れないことも前提としています。

したがって、カメラベースの光学追跡システムに入ります。これらの写真測量ソリューションは、写真家が写真撮影用の機材をセットアップするのと同じように、本質的にセットアップが簡単です。 1人のオペレーターがカメラバーを三脚に取り付けて、準備が整います。ローラーを三脚に取り付けて、製造現場での移動を容易にすることもできます。写真測量システムは視線測定に最適な位置に配置され、センサーは測定対象物に向けられます。セットアッププロセス全体が数分で完了します。新しいシステムには、温度制御されたセンサーが組み込まれています。つまり、センサーは自身の熱安定性を調整できます。

次に、光学技術を使用して車のドアをサイドパネルに配置する作業に戻ります。まず、オペレーターはいくつかの単純なターゲットでドアに信号を送ります。次に、ドアの重要な機能は、事前調整手順のためにハンドヘルドプローブを使用してキャプチャされます。同じプロセスがサイドパネルにも適用されます。これで、両方のコンポーネントがそれぞれの座標系にキャプチャされます。

カメラベースのテクノロジーにより、これらのコンポーネント上の複数のポイントを同時に測定でき、6DoFボディを動的に追跡できます。測定ソフトウェアは、ガイダンス用のコンピューター画面上の視覚的偏差フラグを使用して、アライメントプロセスの進行状況をリアルタイムで表示します。オペレーターはデータを使用してネジを回して調整し、目標位置に到達したことを確認できます。つまり、偏差フラグは、数分以内にコンポーネントを迅速に調整するためのインジケーターとして機能します。

過酷な環境、問題なし

気象学者の古典的な考慮事項は、産業環境が測定に十分安定しているかどうかです。オブジェクトまたはアセンブリのサイズに基づいて、別の懸念事項は、セッション中に計測システムを移動する必要があるかどうかです。前述のように、これら2つの長引く問題は動的参照で対処されています。写真測量システムは、自動車のサイドパネル上のターゲットを基準点として使用して、センサーの動きを補正できます。この同じ技術は、不安定な環境の原因となる振動やその他の要因がある領域での物体の測定を補正することもできます。

オブジェクトまたはアセンブリの視線領域が同時に測定されるため、すべてのショットが直接グローバル座標系に変換されます。作業者が部品に触れたり、器具を振ったりしても、確実に測定が行われます。写真測量システムはオンラインのままであり、セッション中に日常の職場活動が行われている間もデータを取得し続けるため、手動で再調整する必要はありません。

新たな代替案

光学計測ソリューションのプロバイダーは、確かに業界の主要なトレンドに従っています。ハードウェアの操作の容易さ、ソフトウェアのスマート化、データ取得の高速化です。これらの機能は、新しいカメラベースのPCMMの信頼性が高く安定した測定結果と相まって、従来のゲージまたはタッチプローブのみのソリューションに代わるものを提供します。正確な検査に加えて、これらのシステムは、組み立てプロセスを監視および簡素化することもでき、即時のフィードバックを伴う位置決めおよび位置合わせ作業を通じてオペレーターをガイドするのに役立ちます。測定プロセスの加速とは別に、今日のカメラベースの光学システムは、他の多くの静的および動的アプリケーションで大幅に高速に動作しているため、新しいパラダイムを利用する人にとっては時間の節約とコストのメリットがあります。

以前はQualityMagazineで取り上げられました。