ชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยกระบวนการหล่อมีความสำคัญและใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม บทความนี้ทาง MEGA Tech ขอนำเสนอถึงการนำเครื่องสแกน 3 มิติ(3D Scanner) มาใช้เพื่อช่วยพัฒนาและยกระดับคุณภาพของชิ้นงานหล่อให้ดีขึ้น ซึ่งส่งผลต่อผลิตภาพและยกระดับคุณภาพการผลิตของโรงงานให้สูงขึ้นอีกด้วย

เครื่องสแกน 3 มิติ (3D Scanner) เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดพื้นผิวของชิ้นงานแบบไม่สัมผัส (Non-contact) โดยวัดเป็นจุดพิกัดจำนวนมากบนผิวของวัสดุที่เรียกว่า คลาวด์พอยต์ (Cloud Point) หลังจากนั้นจะแปลงเป็นพื้นผิวเล็กหรือผิวเมช (Mesh) ผิวเมชจะเชื่อมต่อกันเป็นผิวของชิ้นงานที่สมบูรณ์และนำไปใช้งานทางวิศวกรรมต่อไป สามารถนำเครื่องสแกน 3 มิติ (3D Scanner)

มาใช้กับชิ้นงานหล่อได้ดังนี้

1. การลดความผิดพลาดในการผลิต

ในกระบวนการหล่อแม่พิมพ์จะประกอบไปด้วยชิ้นส่วนหลายๆชิ้น หรือจำเป็นต้องสัมพันธ์กับขนาดของแพทเทิร์น (Pattern) ขนาดที่ผิดพลาดจะส่งผลต่อขนาดของชิ้นงานหรือต้องทำการแก้ไขให้ถูกต้องก่อน ZEISS Inspect Pro สามารถตรวจวัดชิ้นส่วนต่างๆได้ก่อน เช่น แม่พิมพ์ทราย ชิ้นส่วนคอร์ว่ามีขนาดรูปร่างถูกต้อง มีช่องว่าง (Gap) ขนาดเท่าใด มีบริเวณใดเกิดการค้ำยัน เมื่อนำมาประกอบเข้าด้วยกัน ซึ่งจะช่วยให้การปรับประกอบแม่พิมพ์ทำได้แม่นยำและมีความรวดเร็วขึ้น

ตรวจสอบขนาดเผื่อของเนื้อวัสดุ (Allowance Check) ให้สัมพันธ์กับกระบวนการตัดเฉือนที่ต้องการ ไม่น้อยเกินไปจนเกิดความบกพร่องไม่สมบูรณ์ เช่น เนื้อแหว่ง โพรงอากาศ ขนาดเผื่อไม่มากเกินไปจนต้องเสียเวลาและต้นทุนในการผลิตที่สูงขึ้น

ตรวจการสึกหรอของแม่พิมพ์และระบุตำแหน่งบนชิ้นงาน เมื่อตรวจวัดด้วยเครื่องสแกน 3 มิติ (3D Scanner)

และเปรียบเทียบกับข้อมูลที่ถูกต้องใน CAD แล้วจะทำให้ทราบบริเวณที่เกิดการสึกหรอและขนาดที่ผิดพลาดไปจากจุดอ้างอิงที่กำหนดไว้ก่อนหน้า ทำให้สามารถแก้ไขได้อย่างรวดเร็วและถูกต้อง

2. การออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์

เครื่องสแกน 3 มิติ สามารถตรวจวัดชิ้นงานต้นแบบได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว ทำให้ผู้ออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์ทำงานได้รวดเร็วและยังได้คุณภาพงานที่ดีอีกด้วย อีกทั้งในปัจจุบัน ZEISS Inspect Pro สามารถทำงานแบบ Scan to CAD ได้โดยตรงโดยไม่ต้องใช้ซอฟต์แวร์เสริม ทำให้การตรวจวัดและงาน Reverse engineering ง่ายและสะดวกขึ้นเป็นอย่างมาก

3. การตรวจสอบคุณภาพ

ช่วยให้การตรวจสอบมีความแม่นยำและสร้างความเชื่อถือให้กับผลิตภัณฑ์ได้เป็นอย่างดี ทั้งด้านการตรวจสอบขนาดพื้นฐานโดยทั่วไปหรืองานตรวจสอบดังนี้

• การเปรียบเทียบชิ้นงานที่วัดได้กับ CAD (Deviation to CAD) โดยแสดงด้วยเฉดสีที่จะบ่งบอกถึงค่าความคลาดเคลื่อนจากต้นแบบ เปรียบเทียบรายละเอียดได้ทั่วทั้งชิ้นงาน
• ใช้ตรวจสอบความหนา การวัดและรายงานผลจะนำเสนอเฉพาะเรื่องความหนาเท่านั้น จากรูปตัวอย่างพื้นสีน้ำเงินเข้มจะมีผนังบางกว่าค่ามาตรฐาน -1.7 มม. ทำให้เห็นความผิดปกติได้ง่าย
• การตรวจสอบ GD&T : ZEISS Inspect Pro สามารถแสดงรายงานผล ตามมาตรฐาน GD&T ทุกรายการ ทั้งในรูปแบบตัวเลขและความแตกต่างของสี ตามตัวอย่างรายงานแสดงผลค่า Cylindrical, Roundness, Profile of Surface, และ Flatness

เทคโนโลยีที่สำคัญของเครื่องสแกน 3 มิติในงานอุตสาหกรรม ซึ่งต้องการความแม่นยำสูง ทนทานและใช้งานได้หลากหลาย มี 2 รูปแบบดังนี้

1. เครื่องสแกน 3 มิติ (3D Scanner)แบบเลเซอร์ จะใช้ลำแสงเลเซอร์ยิงลงไปบนชิ้นงานแล้วสะท้อนกลับเป็น Cloud Point และแปลงเป็น Mesh ปัจจุบันได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก เนื่องจากมีขนาดเล็ก เบา เคลื่อนย้ายไปตามพื้นที่ต่างๆได้ง่าย ZEISS ได้พัฒนาเครื่องสแกน 3 มิติ (3D Scanner) HandsOnMetrology แบบพกพาในโมเดล T-Scan Hawk 2 ที่มีจุดเด่นในเรื่อง
   • ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา พกพาง่าย สามารถนำไปใช้งานในพื้นที่ปฏิบัติงานได้
   • สแกนได้รวดเร็วและให้รายละเอียดสูง สามารถใช้เลเซอร์สีฟ้าแบบหลายเส้น (Multiple Blue Laser Crosses) ปรับความละเอียดในระหว่างการสแกนในงานเดียวกันได้ ทำให้วัดงานได้เร็วและวัดงานละเอียดผสมอยู่ในงานชิ้นเดียวกันได้
   • Workflow Assistance ช่วยให้การใช้งานสะดวก สามารถควบคุมการทำงานที่มือจับโดยตรง ไม่ต้องควบคุมผ่านเครื่องคอมพิวเตอร์
   • วัดงานขนาดใหญ่ด้วย Satellite Mode สแกนงานได้ขนาดใหญ่ถึง 4 เมตร โดยไม่จำเป็นต้องมี Photogrammetry และ Marker และยังคงความแม่นยำสูงถึง 0.02 mm + 0.015 mm/m
   • โหมด Dark and Shiny Surfaces สำหรับงานผิวสีดำและผิวมันเงาโดยเฉพาะ ทำให้ทำงานกับพื้นผิวและวัสดุหลายรูปแบบ

2. เครื่องสแกน 3 มิติ (3D Scanner) แบบแสงสีฟ้า (Blue Light) จะฉายแสงสีฟ้าเป็นเส้นริ้ว (Fringe projection) ที่ขนาดแตกต่างกันด้วยความเร็วสูงไปบนชิ้นงาน โดยใช้กล้องคุณภาพสูงทางซ้ายและขวาของเครื่องเก็บภาพ แล้วนำมาสร้างเป็น Cloud Point และแปลงเป็น Mesh ต่อไป

จากข้อมูลที่กล่าวมาจะเห็นได้ว่าเครื่องสแกน 3 มิติ (3D Scanner) สามารถนำไปใช้งานได้หลากหลายรูปแบบในกระบวนการหล่อ และยังนำไปใช้ประโยชน์ในงานผลิตอื่นได้อีกด้วย ทั้งการออกแบบผลิตภัณฑ์ การผลิตแม่พิมพ์ การวิเคราะห์การใช้งานหรือซ่อมชิ้นส่วนต่างๆ การตรวจสอบปริมาณเนื้องานก่อนนำไปขึ้นรูปด้วยการกัดและการประกอบชิ้นส่วนต่างๆ เข้าด้วยกัน

Article by: MEGA Tech & Factory Max (Thailand) Co., Ltd. << Click Here

Workpieces manufactured from casting processes play an essential role in the industry due to their versatility. In this article, MEGA Tech would like to present the application of three-dimensional scanner in quality enhancement of cast pieces, which impacts the productivity and raises the quality level of factories.

3D Scanner is a machine utilized in surface of non-contact workpieces measurement. The process is conducted by measuring the coordinate points on the material surface referred to as Cloud Point, which is subsequently converted into either micro texture or mesh surface. The mesh surface facilitates connection with the surface of the entire workpiece, enabling utilization in engineering applications. The 3D scanner can be used on cast pieces as followings:

1. Minimization of Errors in Production

The mold casting process encompasses various workpieces, which may be influenced by the size of the pattern. Discrepancies in sizes may result in production of incorrectly sized workpieces, necessitating corrective measures beforehand. ZEISS Inspect Pro enables initial measurements of several workpieces beforehand, such as sand mold and core parts, to ensure the correct shape, identify size discrepancies, and detect any support areas. Precision and speed will be enhanced when these components are assembled.

An assessment of material allowance is carried out (Allowance Check) involving the machining process, ensuring an optimum balance, where inadequacy could result in imperfections, such as cracks and air pockets, and excessiveness in contrast leads to time consumption and increase in production costs.

Mold wear inspection and location identification on the workpiece is facilitated by utilizing a 3D scanner to compare the measurements with the data in CAD. This enables identification of areas causing deterioration and incorrect dimensions from the determined reference point, allowing prompt and precise adjustments to be made.

2. Product Design and Development

The 3D scanner allows measurement of prototype workpiece with high accuracy and speed, enabling the product designer and developer to operate swiftly while still maintaining the work quality. In addition, ZEISS Inspect Pro can now function in a Scan to CAD manner directly without using additional software, facilitating measurement and reverse engineering for enhanced ease and convenience. 

3. Quality Inspection

Enhances the accuracy of inspection to build production credibility in terms of general size inspection or inspection works as the followings:

• Comparison of workpieces measured with CAD (deviation to CAD) by showing color gradients indicating deviations from the prototype. 
• Employed in thickness verification, as reports of measurements focus exclusively on thickness parameters. As can be seen in the illustrated image, the dark blue area has a wall thickness below the standard threshold of – 1.7 mm, making the abnormality visible.
• GD & T inspection: ZEISS Inspect Pro can report the results in accordance with the GD & T standards in all aspects, including in numerical forms and color variations. For instance, the report can indicate the values of cylindrical, roundness, profile of surface, and flatness.

The crucial technology of 3D scanner in the industry, which requires high accuracy, endurance, and versatility, is available in 2 forms:

1. 3D laser scanner utilizes laser beams to project onto the workpiece, capturing reflections to generate Cloud Point, which are then converted into Mesh. Presently, it has gained popularity due to its compact size, portability, and ease in mobility. ZEISS has developed a portable HandsOnMetrology 3D scanner in the T-Scan Hawk 2 model, which has unique features as the followings:
   1. Compact size, lightweight, ease in mobility, enabling utilization in any operating areas
   2. Swift and accurate scanning, allowing utilization of multiple blue laser crosses to adjust resolution while scanning within a single task, facilitating quick and precise measurements of both general and intricate works.
   3. Workflow Assistance facilitates convenience and can be controlled directly by the handle, where controlling through a computer will not be necessary.
   4. Measurement of large workpieces with Satellite Mode, scanning areas up to 4 meters without requiring photogrammetry and marker, as well as maintaining the accuracy to up to 0.02 mm + 0.015 mm/m.
   5. Dark and Shiny Surfaces mode is employed especially for black and glossy surfaces, making it possible to work with a diverse array of surfaces and materials.

2. Blue light 3D scanner emits blue light through fringe projections of varying sizes onto the workpiece at a rapid pace using a high-resolution camera positioned on the left and right sides of the machine capture images, which are then used as Cloud Point to be converted into Mesh.

From the provided information, it is evident that 3D scanner possesses versatility in their applications within the casting process. In addition, it is beneficial in several productions, including product design, mold production, analysis, parts repairment, and inspection of workpieces prior to milling and assembly.

Article by: MEGA Tech & Factory Max (Thailand) Co., Ltd. << Click Here

鋳造プロセスを使用して製造された部品は重要かつ産業界で広く使用されています。この記事では、工場の生産性及び生産品質を向上させるために鋳物製品の開発・品質向上に役立つ3Dスキャナーの画像認識技術によるの適用についてご紹介します。

3Dスキャナー（三次元測定機）は、ワークの表面上を接触せずに測定するツールです。スキャンした対象物の表面上に取得された数千または数百万の点の集合体「点群」と呼ばれる三次元座標として測定されます。次に点群データから細かい表面形状或いはメッシュデータへの変換を行います。変換したメッシュデータからサーフェス面を生成し、高度な技術が必要な分野で使用されています。鋳造品の製造工程における 3D モデルの活用事例は次のように使用できます。

1. 生産ミスの低減への活用

鋳造金型の製造工程においては多くの部品で構成される、或いはパターンのサイズに関係しています。寸法が間違っているとワークサイズに影響を与えてしまう若しくは寸法を正確に修正する再加工による無駄の作業が発生します。ZEISS Inspect Pro 測定機は、各特性に最適な測定を可能にします。例えば、砂型作業においてはコア部分のサイズと形状は正確であるかの確認、引け巣の隙間の予測、組み立てする時に干渉する箇所はあるかの確認などです。これにより、金型組み立ての調整をより迅速かつ正確な正確に行うことができます。

希望の加工工程に対する材料の許容値を確認（許容値チェック）します。許容値が少なすぎても引け図やピンホールの欠陥が予測され、多すぎると作業時間の無駄や生産コストの増加につながるから、都度モデルを修正し解析を行うことでコスト削減並びに品質向上に役立てています。

金型の不備を確認し、ワーク表面上での不良を特定できます。3D スキャナーへの応用によりCAD データと比較し正確になった場合、事前に特定した基準点から金型内部欠陥や材料不良がないかを検出し、迅速かつ正確な修正が実現しています。

2. 製品の設計・開発への活用

3D スキャナーを使用すると、試作品を正確かつ迅速に測定できます。これにより、製品設計・製品開発者は迅速に作業をしながら、高品質の仕事を得ることができます。さらに、ZEISS Inspect Proは、追加のソフトウェアを必要とせずに、直接にCADインポートでできるようになりました。形状・寸法の測定やリバースエンジニアリングの業務をより容易かつ便利に進めることができます。

3.  品質検査への活用

形状・寸法の検査は、精度を確保し、製品に対する信頼を築くのに役立ちます。一般的な基本的な寸法検査及び次の検査業務に最適。

• 測定されたワーク3D検査とCADと比較 (試作品からCAD に対する測定偏差)し、検査ワークフロー全体にわたって様々な幾何公差判定が行うことができ、カラーマップ表示も可能です。従来のプローブ測定方法に比べて誤差が生じる場合やポイント測定ではエリアによって測定しきれない可能性があります。
• ワーク厚みを測定に活用され、測定値とレポート作成は厚さのみが表示されます。例の写真によるとダークブルー面積は標準よりも-1.7 m薄く、異常が容易に検査ができます。
• 幅広いGD&T解析:ZEISS Inspect Proは、GD&T標準に従って各種のレポートを表示できます。例として、レポートには平面度・真円度・輪郭度・平行度等、様々な幾何公差判定が行うことができ、測定値+カラーマップ表示も可能です。

高精度・耐久性と多用途性が要求される産業用途における重要な3Dスキャナーは、2 つの種類で利用可能:

1. レーザー3Dスキャナーは、レーザービームをワークピースに照射し、反射して点群データ（ポイントクラウド）を成形し、点群データに基づいたポリゴンメッシュに変換するものです。小型で軽量なため、持ち運びが容易であり、現在非常に普及しています。ZEISSは高精度ポータブルなT-SCAN hawk 2の「#HandsOnMetrology」の新たな製品として次世代の軽量3Dレーザースキャナを開発し、その特徴は次となります。

• 小型、軽量で持ち運びやすく、製造現場に簡単に持ち運んで測定することができます。
• 高精度かつ非常にスピーディーなスキャンができ、同じワークを複数のBLUEレーザーで使用して、高解像度と視野をシームレスに調整できます。素早い計測や、同一ワークをに混在する高精度の計測が可能になります。
• シンプルで使い易いユーザーガイダンス、測定作業を手元のボタンで操作できるリモートワークフロー機能により、パソコンの前でソフトウェアを操作する必要はありません。
• 最大4メートルまでの大型対象物を手軽にスキャンできる新しいサテライトモード機能を搭載した初めての3Dスキャナで、従来の写真測量法とコーデットマーカーを使用した内蔵フォトグラメトリ機能は必要ありません。また、0.02 mm + 0.015 mm/m の高い解像度を維持できます。

• 光沢面や黒物を高解像度でキャプチャができる専用のDark and Shiny Surfacesモードにより、さまざまな表面や材料の用途でご利用いただけます。

2. ブルーレーザー3Dスキャナは、物体の表面にさまざまなサイズの干渉縞投影で波長の短いBLUEレーザーを高速で照射します。画像保存機の左右にある高精度カメラを使用して画像を収集し、点群データを作成し、メッシュデータへの変換を行います。

上記の情報から、3D スキャナーは鋳造プロセスにおいて様々な用途に活用して頂けますし、幅広い他の製造品にも活用に加えて、商品設計・金型製作・品質評価・各種部品の解析・修理、組み立てる前の加工前の各種部品における内部鋳巣・欠陥検出など幅広い分野における便利機能まで優れた3Dスキャンの可能性を広げます。

Article by: MEGA Tech & Factory Max (Thailand) Co., Ltd. << Click Here