PRODUCTBESPREKING VAN NX CMM INSPECTION PROGRAMMING

Transcriptie

1 Dr. Charles Clarke PRODUCTBESPREKING VAN NX CMM INSPECTION PROGRAMMING Industrietrends en vereisten... 3 Een nieuwe benadering van CMM-inspectionprogramming... 4 De toepassing in actie... 5 Geautomatiseerde inspection programming... 6 Programma-uitvoer en validatie... 6 Gegevensbeheer... 7 De positie van CMM binnen een algehele productieoplossing... 8 Conclusie... 9

2 NX CMM INSPECTION PROGRAMMING Inleiding De inspectie van onderdelen blijft een belangrijk element van het kwaliteitsgarantieproces. De beschikbare technologie die voor inspectie wordt gebruikt, is de afgelopen paar jaar aanzienlijk veranderd, zowel wat betreft de hardware als wat betreft de software. Sondes en scanapparaten kunnen gegevens nu veel sneller verzamelen. De CMM (Coordinate Measuring Machine) blijft een belangrijk apparaat voor nauwkeurige meting, maar vereist voor elke component een apart inspectieprogramma; daarbij kan complexe onderdeelgeometrie meerassige meetpaden vereisen om bij een enkelvoudige instelling een efficiënte meting te bereiken. Het gereedmaken van dergelijke inspectieprogramma's is altijd een zelfstandige taak geweest die los van een PLM-proces werd uitgevoerd, waarbij de gebruiker vaak vanuit een 2D engineeringtekening werkte. Dit levert vaak trage en foutgevoelige resultaten op die slechts beperkt zijn terug te herleiden op de ontwerp- en productiemodellen en de gegevens. Wanneer ontwerpwijzigingen worden doorgevoerd, kunnen de inspectieprogramma's zeer gemakkelijk achter gaan lopen. Bij deze productbespreking bekijken we een nieuwe toepassing van Siemens voor het gereedmaken van geavanceerde CMM-inspectieprogramma's. Met de toepassing kunt u automatisch inspectieprogramma's creëren door de producten productiegegevens (PMI) uit een model te gebruiken. De toepassing maakt gebruik van de nieuwste 3D simulatiesoftware om de programma's volledig te valideren, en produceert industriestandaard uitvoer die gereed is voor uw CMM. Dr. Charles Clarke Charles Clarke is een gerespecteerd consultant en auteur op het gebied van CAD/CAM/CAE, PLM en onderwerpen die daar verwant aan zijn. Zijn achtergrond in engineering en de CAD/CAM-industrie, plus zijn directe ervaring op het gebied van planning en implementatie van dergelijke systemen bij vooraanstaande bedrijven, dienen als een uitstekende basis voor evaluaties en productbesprekingen. Dr. Clarke levert regelmatig bijdragen aan een aantal industrietijdschriften, zowel in het Verenigd Koninkrijk als internationaal. 2 Copyright 2010 Dr. Charles Clarke

3 NX CMM INSPECTION PROGRAMMING Productbespreking Industrietrends en vereisten Siemens PLM Software heeft deze nieuwe toepassing om een aantal redenen gecreëerd. Ten eerste kunnen gegevens met de nieuwste meet- en scantechnologie tussen de 10 en 100 keer sneller worden verzameld dan met oudere apparatuur mogelijk was. Er kunnen dus niet alleen meer inspecties worden uitgevoerd, maar met de nieuwe apparatuur kunnen ook complexere metingen worden uitgevoerd. Deze systemen kunnen niet gemakkelijk handmatig of via traditionele methoden met een 'leermodus' worden geprogrammeerd, zodat u echt een offline programmeertool moet gebruiken. Het grote probleem voor inspectieprogrammeurs is dat de methoden die ze momenteel gebruiken om deze ingewikkeldere inspectieprogramma's te creëren te duur zijn en te veel tijd in beslag nemen. Siemens PLM Software merkt ook dat steeds meer klanten overstappen op een volledige 3D productdefinitie in het CAD-systeem. Naast de geometrie van het onderdeel omvatten deze definities ook alle overige Wanneer we het over productie-informatie, die wordt vastgelegd als PMI (Product CMM-inspection programmering hebben, biedt Siemens PLM Software and Manufacturing Information) en aan het 3D model wordt een aantal unieke nieuwe ideeën, niet gekoppeld. Voor inspectiedoeleinden kunnen ook de alleen voor een grotere tolerantie-eisen worden opgenomen - bijvoorbeeld de automatisering van het proces, maar tolerantie-eisen voor de afmetingen en voor de relatieve ook voor integratie van het proces in posities van fysieke features met betrekking tot de algehele de algehele PLM-backbone. geometrie. Als de tools verderop in het proces kunnen profiteren van het feit dat al deze informatie aan het ontwerpmodel is toegevoegd, is de kans groter dat bij inspectie daadwerkelijk aan de productvereisten blijkt te zijn voldaan, niet alleen wat betreft de geometrie, maar ook vanuit het oogpunt van de productie. Een ander probleem is het feit dat de CMM-programmering, de uitvoering en het verzamelen van de gegevens geïsoleerd van de algemene processen voor het ontwerp en de productie plaatsvinden. Klanten willen dat deze taken integraal worden opgenomen in de algehele PLM-workflow en dat de gegevens worden opgeslagen in hun PDM-systeem. Daarnaast moeten de meetsystemen op de werkvloer vanuit PDM toegang hebben tot het juiste inspectieprogramma en moeten de verzamelde meetresultaten weer in het PDM-systeem kunnen worden ingevoerd, zodat ze door werkvoorbereiders en ontwerpers kunnen worden bekeken. Copyright 2010 Dr. Charles Clarke 3

4 NX CMM INSPECTION PROGRAMMING Door eerdere overnames beschikte Siemens al over veel expertise en een aantal producten op het terrein van CMM-programmering; sommige producten waren in NX opgenomen, maar waren daar niet erg goed in geïntegreerd, zeker niet in de mate die tegenwoordig vereist is. Wanneer we het tegenwoordig over CMM-inspection programmering hebben, biedt Siemens PLM Software een aantal unieke nieuwe ideeën, niet alleen voor een grotere automatisering van het proces, maar ook voor integratie van het proces in de algehele PLM-backbone. Een nieuwe benadering van CMM-inspectionprogramming Voorbeeld van een CAD-model met PMI (Product and Manufacturing Information) dat de automatische programmering binnen NX CMM aanstuurt. NX CMM Inspection Programming is een nieuwe module van NX 7.5. De toepassing is volledig geïntegreerd in NX, zodat NX-gebruikers het extra voordeel hebben van een gebruikersinterface die er hetzelfde uitziet als die van andere NX-toepassingen. En dankzij de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van gebruiksgemak, plus de door Siemens geperfectioneerde grafische interactie met het model, zullen nieuwe gebruikers van NX merken dat het systeem uiterst prettig is om mee te werken. Siemens besloot het nieuwe product voor CMM-inspectieprogrammering binnen NX te ontwerpen, omdat het NX-systeem op het volledige 3D model is gebaseerd en alle CAD-tools voor geometrische manipulatie en het ontwerpen en integreren van PMI-gegevens bevat. NX bevat ook beproefde technologie die direct kan worden toegepast op inspectieprogrammering, zoals software voor het simuleren van machinegereedschappen. Belangrijke doelen bij de ontwikkeling van de nieuwe toepassing waren een hoge mate van automatisering realiseren en de programmering zo veel mogelijk aansturen vanuit de PMI-gegevens van het model. 4 Copyright 2010 Dr. Charles Clarke

5 NX CMM INSPECTION PROGRAMMING Productbespreking De toepassing in actie De gebruiker begint met het kiezen van een beoogde meetmachine (net zoals een NC-programmeur een machinegereedschap in NX CAM kiest). Vervolgens wordt een voorgedefinieerd inspectieproces geselecteerd uit een sjabloonbibliotheek die zich op dezelfde plek bevindt als vergelijkbare sjabloonbibliotheken voor andere NX-toepassingen. Het te inspecteren onderdeel wordt in NX binnengehaald (NX biedt een breed scala aan modeltranslators als de bron van het model niet NX is) en wordt op de inspectietafel van de beoogde CMM geplaatst. De huidige versie van de software biedt 3-assig scannen en tot 5-assige touch-trigger sondemetingen. Siemens laat weten dat gelijktijdig 5-assig scannen later zal worden toegevoegd. Copyright 2010 Dr. Charles Clarke 5

6 NX CMM INSPECTION PROGRAMMING Geautomatiseerde inspection programming Op dit punt laat de toepassing functionaliteit zien waar we echt enthousiast over raken. Siemens PLM Software biedt een unieke functie voor het koppelen van de PMI, Link PMI genaamd, een schijnbaar onopvallend knopje op de bovenste menubalk dat echter een heleboel taken zeer snel uitvoert. De opdracht Link PMI haalt de 3D onderdeelgeometrie en de aan het model gekoppelde PMI-gegevens daadwerkelijk binnen; vervolgens worden daar alle geïdentificeerde features en toleranties uit geëxtraheerd en worden alle inspectiebewerkingen gecreëerd die nodig zijn om het onderdeel te inspecteren. Door op één knop te klikken, wordt dit hele scenario uitgevoerd. Wanneer u de informatienavigators in de software opent, zult u zien dat deze niet meer de lege structuur van het inspectiesjabloon bevatten, maar nu uitgebreid Bij sommige onderdelen waarvan het zijn gevuld met een hiërarchie van inspectiekenmerken, model toegankelijke PMI-gegevens inspectiegegevens en inspectiebewerkingen die uit het bevat, kan eenvoudig uitvoeren van de opdracht Link PMI een besparing onderdeel zijn afgeleid en zijn vertaald in een inspectieprogramma. De inspectiepaden zijn gegenereerd op basis van het van wel 80% tot 90% op de inspectiekenmerktype en de daaraan gekoppelde PMI. Siemens traditionele programmeertijd gebruikt voorgedefinieerde concepten voor het vastleggen van opleveren. inspectiekennis. Deze kennis biedt de basis voor het automatisch berekenen van de inspectiepaden op basis van het kenmerktype. Bij sommige onderdelen waarvan het model toegankelijke PMI-gegevens bevat, kan eenvoudig uitvoeren van de opdracht Link PMI een besparing van wel 80% tot 90% op de traditionele programmeertijd opleveren. Als er voor een onderdeel geen werkbare gekoppelde PMI-gegevens aanwezig zijn, als de gegevens incompleet zijn of als de inspectieprogrammeur extra metingen wilt toevoegen, is er altijd een menu met opties voor het handmatig creëren van inspectiekenmerken en bewerkingen. U kunt een keuze maken uit een aantal voorgedefinieerde inspectiemethoden en kiest vervolgens de punten of features in de 3D modelgeometrie. NX genereert dan het juiste pad. Programma-uitvoer en validatie Als u eenmaal het CMM-programma hebt, biedt NX CMM een functie om de bestandsuitvoer te creëren die gelezen kan worden door de software die uw meetmachine aanstuurt. U selecteert eenvoudig de juiste postprocessor om de machine-instructies in DMIS (Dimensional Measurement Interface Specification) of in een aparte programmeertaal zoals GeoMeasure of Calypso te creëren. 6 Copyright 2010 Dr. Charles Clarke

7 NX CMM INSPECTION PROGRAMMING Productbespreking Maar voordat u het programma naar de werkvloer stuurt, zult u het waarschijnlijk willen controleren om er zeker van te zijn dat het programma inderdaad inspecteert zoals u verwachtte of wilde en dat er geen botsingen dreigen. Voor complexe taken zult u deze controles waarschijnlijk al tijdens het ontwikkelen van het inspectieprogramma willen uitvoeren, voor het geval u wijzigingen moet aanbrengen. Om dit mogelijk te maken, biedt Siemens verificatie van het gereedschapspad op meerdere niveaus en volledige machinesimulatie. Bij de standaardsoftware van NX CMM worden een aantal standaardmodellen voor CMM-machines meegeleverd. U kunt 3D modellen van CMM-machines importeren of u kunt met behulp van NX CAD uw eigen machines creëren. De module Machine-tool Builder in de software stelt u in staat om voor elke CMM-machine die u hebt de noodzakelijke kinematica en begrenzingen van de beweging toe te voegen. De simulatie wordt aangestuurd door de DMIS-uitvoer, zodat deze goed weergeeft wat naar de werkvloer wordt gestuurd. Gegevensbeheer Voorbeeld van een model van een CMM-machine dat wordt gebruikt voor het programmeren, simuleren en verifiëren van inspectieprogramma's. Omdat de CMM-toepassing binnen NX is ontworpen, kan gebruik worden gemaakt van de integratie van NX met Teamcenter, het PDM-systeem dat ten grondslag ligt aan de PLM-oplossing van Siemens. Inspectiegegevens worden automatisch in Teamcenter opgeslagen onder een inspectieprocesitem. Klanten die met Teamcenter werken, hebben ook de mogelijkheid om sjablonen, gereedschappen, sondes en inspectieregels op te slaan, naast inspectieprogramma's en uitvoerbestanden die zijn gekoppeld aan de juiste revisie van het onderdeel. De mogelijkheid om de inspectiegegevens te beheren en te koppelen aan de masterrecords van de onderdeelgegevens kan wellicht de oplossing vormen voor een van de grootste uitdagingen uit de bedrijfstak. We doelen hier op het probleem hoe ervoor te zorgen dat de CMM-geometrie overeenkomt met het ontwerpmodel en de vrijgegeven productiegeometrie. Teamcenter kan functies verderop in het proces op de hoogte brengen van wijzigingen die van invloed kunnen zijn op deze functies. De associativiteit in NX kan hierbij ook een rol spelen, aangezien de desbetreffende onderdeelmodellen kunnen worden bijgewerkt wanneer het ingevoerde ontwerp wordt gewijzigd. Copyright 2010 Dr. Charles Clarke 7

8 NX CMM INSPECTION PROGRAMMING De positie van CMM binnen een algehele productieoplossing Siemens zegt dat de nieuwe NX-toepassing CMM Inspection Programming naar verwachting door een reeks verschillende bedrijven in gebruik zal worden genomen. De kleinste bedrijven, die vaak één licentie voor NX CAM of NX aanschaffen voor gereedschapsontwerp, zullen naar verwachting zeer te spreken zijn over het feit dat ze op basis van hetzelfde model binnen hetzelfde systeem meer kunnen doen. Grotere bedrijven met uitgebreidere systemen zullen naar verwachting extra waarde hechten aan het feit dat ze het kwaliteitsproces beter kunnen integreren in een algeheel PLM-proces en daarbij kunnen profiteren van de integratie met Teamcenter. Daarom presenteert Siemens de nieuwe toepassing in het kader van de set oplossingen voor de productie van onderdelen; de rol die NX in de virtuele wereld van werkvoorbereiding speelt bij de NC-programming, het voorbereiden van onderdelenmodellen en het ontwerp van gereedschappen en opspanningen, wordt door deze toepassing verder uitgebreid. Al deze componenten kunnen gemakkelijk in elkaar worden gepast, want ze maken alle deel uit van dezelfde suite. Een waardevol aspect van de NX-architectuur dat niet vaak voor het voetlicht wordt gebracht, maar dat voor sommige bedrijven enorme voordelen biedt, is het feit dat NX aantoonbaar een van de CAD/CAM/CAE-systemen met de meeste aanpassingsmogelijkheden is. In dit geval kunnen klanten binnen dezelfde NX-architectuur hun eigen automatiseringsprogramma's ontwerpen die met NX CMM werken en zo wellicht een mate van automatisering en herhaalbaarheid bereiken die zonder deze extra investering niet mogelijk zou zijn geweest. 8 Copyright 2010 Dr. Charles Clarke

9 NX CMM INSPECTION PROGRAMMING Productbespreking Conclusie De huidige methoden voor het creëren van CMM-programma's zijn te duur, nemen te veel tijd in beslag, zijn foutgevoelig, vereisen schaars, zeer deskundig personeel en zijn niet geïntegreerd in de PLM-workflow. NX CMM is een NX-module op basis van NX CAM die de gebruiker in staat stelt om met behulp van PMI op een uiterst geautomatiseerde manier volledig associatieve inspectieprogramma's voor Coordinate Measuring Machines te produceren. Als u niet over de PMI-gegevens beschikt, kunt u de inspectiepaden interactief creëren. Met NX CMM wordt de inspectieprogrammering een integraal onderdeel van het PLM-proces; het inspectieprogrammeerproces wordt volledig geautomatiseerd door NX-geometrie en PMI en wordt in Teamcenter beheerd via de topklasse NX-gebruikersinterface. Dit is een nieuw product, maar het weerspiegelt de ervaring met inspectietoepassingen van het team dat ook de inspectiesoftware van Valisys en Tecnomatix voor Siemens PLM ontwierp en dat nu dit NX CMM-product heeft gecreëerd. Sommige functies zullen pas over enige tijd beschikbaar zijn, met name op het gebied van meerassige inspectie, maar Siemens verwijst naar een roadmap waaruit blijkt dat u dit product zeker moet overwegen wanneer snellere inspectieprogrammering op basis van solid modellen op uw verlanglijstje staat. Voor bestaande klanten van Siemens heeft de toepassing duidelijke voordelen en wellicht hebben deze voordelen voor nieuwe klanten voldoende overtuigingskracht om ook het traject van Siemens en NX te gaan volgen. Maar wat hier misschien wel het allerbelangrijkst is, is het doorgeven van niet-geometrische. gegevens (PMI) die aan het model zijn gekoppeld, en de praktische waarde daarvan bij het handhaven van de productvereisten tot op de werkvloer. Na vele jaren lijkt het erop dat de hoge verwachtingen die men ten aanzien van de integratie van ontwerp en productie via de computer had werkelijkheid zijn geworden en dat deze systemen tastbare voordelen zullen opleveren voor bedrijven die ermee gaan werken. Copyright 2010 Dr. Charles Clarke 9