ATOS检测系统在模具制造业中的应用研究

ATOS检测系统在模具制造业中的应用研究

作者：孟凡荣

来源：《硅谷》2015年第01期

摘 要 本文研究ATOS三维光学扫描检测系统在模具制造中的应用，主要解决大型模具铸件毛坯加工余量的检测问题，同时ATOS将用于汽车覆盖件拉延模具的虚拟合模，检测上下模具的间隙状态和模具整体的偏差趋势。模具制造中应用ATOS扫描检测技术有效控制铸件毛坯质量，在模具调试之前能够提供一个合模间隙的状态报告，都大大提高了加工和生产效率。 关键词 ATOS；模具铸件毛坯；拉延模具

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）01-0137-01

运用逆向工程技术的ATOS光学三维扫描检测仪由德国GOM公司独家研制，近些年，对于光学检测的接受程度持续增长。在模具制造业中，模具产品质量不断提高，产出周期也更短，这就要求在模具制造过程中需要一套高效、快速、精确的测量方法，ATOS扫描检测能够满足模具制造业的要求，而且有着其他检测手段无法比拟的优势。 1 ATOS三维扫描仪测量原理和方法

ATOS三维扫描仪利用可见光，将光栅条纹投影到被检测工件表面，用两个CCD数码相机扫描头对光栅干涉条纹拍照，将光学影像转为数字信号，利用光栅测量原理得到复杂工件表面的完整点云。

ATOS扫描仪的扫描头可自由调整到扫描零件的最佳测量位置和角度，所测得数据会在统一坐标系内自动对齐，测得三维点云坐标自动对齐后可与CAD数模进行误差分析和评估，形位公差和位置公差检测，同时完成检测计划的测量和报告。 2 ATOS对模具铸件毛坯余量的检测应用

通过应用ATOS光学检测系统，采集毛坯各结构面3D坐标，并与理论CAD数学模型比较分析，计算铸件毛坯的加工余量及结构状态。

将模具铸件毛坯的各个面，包括加工型面，铸造形成凸台以及外围的非加工表面贴上参考点来采集数据。保证采集点的最终数据偏差小于0.5pixels，比例尺偏差不高于0.15 mm，如不满足则重新采集数据。

对采集得到的3D点建系和CAD数模比较，如图1。3D点与CAD数据对齐后进行比较，根据数据点的余量偏差，使其加工余量均匀，但是要满足数控加工的最小余量，如加工余量不足或偏大应该提取其偏差值。

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输出数控加工找正基准报告，如图2。在报告中显示出了数控加工各个方向的基准，理论坐标值也有显示，同时包括坐标偏移大小和方向，可以保证数控加工找正和基准的确定。 3 ATOS用于拉延模具的虚拟合模 1）拉延模具的调试和检测。

在汽车模具制造中，一般覆盖件的模具大都为拉延模，汽车生产厂家对汽车覆盖件拉延模具的质量、型面精度以及生产周期都有很高的要求，原来大多使用CMM来对汽车覆盖件拉延模具进行检测，仅仅检测离散的型面点，对于模具整体型面的偏差趋势，上、下模具合模后的间隙状态，都很难检测出来。

2）ATOS对拉延模具的虚拟合模方法。

在模具调试前进行模具的型面、导向面、器、平衡块面的数据采集。将得到点云与CAD对齐，单件存在料厚时，将CAD偏移料厚值后对比，如单件出现了整体偏差，将通过偏移坐标系的方法平移模具整体型面，与此同时要保证底面的平面度不大于0.04 mm，模具单件型面精度±0.075 mm，最后点云以STL文件格式输出。

将模具的上下模得到的数据调入同一处理环境下，以下模为参考，对上模点云进行法向翻转，同时沿冲压坐标系方向对型面进行偏移料厚，然后合模对比。依据型面的偏差值，对上模数据进行坐标系平移，将型面对齐得到导向偏差，要求导板间隙在0.02 mm-0.08 mm间，型面合模间隙为±0.075 mm，平衡块合模间隙为±0.05 mm，最后等得到一份偏差分析报告。 根据上下模单件偏差数据和虚拟合模的结果来看是因为上下模单件的型面或者结构面存在偏差、导向不匹配等使合模间隙不合格，还是因为上下模型面的综合偏差使合模间隙不合格，以此来提供模具调试的方案。 3）ATOS虚拟合模图像。

虚拟合模的结果。调试人员以采集的判定模具型面偏差彩色云图（绿色区域为合格，红色区域为正偏差，蓝色区域为负偏差）为参考依据进行研磨调试，防止产生成型缺陷。 总之，利用ATOS光学检测系统对铸件毛坯实行结构尺寸离散点采集，将铸件毛坯实际余量值真实反馈数控编程，提升数控编程加工效率30%以上。ATOS数据化虚拟合模技术不仅保证䳎模具精度、质量，而且减少了模具的调试时间和钳工的手工研修量，大大提高生产效率。 参考文献

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孟凡荣（1985-），女，汉族，吉林长春人，工学硕士，单位：长春汽车工业高等专科学校，研究方向：机械工程及自 动化。