Đang tải... Vui lòng chờ...
THÔNG TIN HỖ TRỢ

smiley Phòng kỹ thuật

 0986 493 958

(Mr. Hoàng Anh)

 

smiley Admin

04 357 73348

        

 

Lượt truy cập

GE Appliances – Phát triển sản phẩm bằng cách sử dụng các giải pháp đo lường 3D vượt trội

GE Appliances là công ty thiết kế và sản xuất đầy đủ các thiết bị tiêu dùng – bao gồm tủ lạnh, lò nướng, máy rửa chén, máy làm đá, máy giặt, máy sấy, máy điều hòa, hệ thống lọc nước và máy nước nóng trong hơn 125 năm.

Thương hiệu nổi tiếng này là một trong những cái tên được tin dùng nhất đối với các thiết bị dành cho hộ gia đình tại Hoa Kỳ. Trụ sở của họ tại Louisville, KY, tuyển dụng gần 6000 người. Vụ mua lại gần đây của Haier, hoàn thành vào tháng 6 năm 2016, đã đưa tổng số nhân viên của họ lên đến 12000 người trên toàn cầu, làm cho công ty trở thành một trong những nhà sản xuất thiết bị lớn nhất thế giới.

Sự phát triển lâu đời của GE Appliances một phần là do việc cam kết của công ty về đổi mới công nghê và chất lượng. Để phù hợp với sứ mệnh của công ty trong việc cải thiện cuộc sống của người tiêu dùng, trải nghiệm của người tiêu dùng cuối cùng luôn được ưu tiên khi thiết kế và chế tạo các thiết bị. Các trưởng nhóm được khuyến khích chia sẻ kiến thức sản xuất và thông tin với các chuyên gia hàng đầu từ các ngành khác nhau để liên tục tìm ra cách GEA có thể tối ưu hóa quy trình sản xuất của mình để tạo ra sản phẩm chất lượng cao hơn dành cho người tiêu dùng.

Khi chia sẻ kiến thức với đối tác, GE Appliances đã được giới thiệu về hệ thống đo lường quang học chính xác GOM GmbH. Trước đó, GEA đã sử dụng các máy đo tọa độ CMM truyền thống và máy quét cầm tay hoặc máy quét được gắn laser. Khi các kĩ sư từ GEA thấy ATOS và TRITOP của GOM đang hoạt động, họ thấy rằng việc thêm khả năng đo lường 3D sẽ cải thiện quy trình và hiệu quả của họ một  cách đáng kể.

ATOS là  máy quét 3D chính xác sử dụng công nghệ đo quang học không tiếp xúc, thu thập hàng triệu điểm tọa độ X-Y-Z trong các lần quét tốc độ cao. Máy chiếu ở giữa của máy quét 3D chiếu lên vật thể được đo bằng ánh sáng xanh. Hai máy ảnh đo độ phân giải cao ở mỗi bên của máy chiếu chụp hình mẫu trong mỗi lần quét, sử dụng dịch chuyển để tính toán các phép đo tọa độ 3D. Mỗi lần quét thu thập hàng triệu điểm dữ liệu trong 1 vùng bề mặt sản phẩm, và cuối cùng, tạo ra 1 đám mấy điểm chính xác của vật thể. 

Khác với máy đo tọa độ CMM truyền thống, cung cấp biểu đồ dữ liệu một chiều tại mỗi vị trí, đầu dò được lập trình để chạm vào bề mặt đối tượng, máy quét ATOS tạo hình ảnh 3D của toàn bộ hình dạng sản phẩm mà không cần bất kỳ chương trình nào tạo ra 1 bản đồ màu kiểm tra hoàn chỉnh cho biết từng vùng của sản phẩm đã  nằm trong  vùng  dung sai cho phép hay có những sai lệch. So với máy quét laser cầm tay, máy quét ATOS quét nhanh hơn đối với các sản phẩm lớn hơn và ít phụ thuộc vào khả năng kĩ thuật của người sử dụng, giảm thiểu khả năng xảy ra lỗi khi so sánh.

GEA thường sử dụng ATOS kết hợp với TRITOP khi do các sản phẩm lớn để có độ chính xác cao hơn, vì nó tạo ra 1 tham chiếu toàn bộ vật thể để loại bỏ lỗi khi ghép ảnh trên các sản phẩm lớn nhiều chi tiết  phức tạp . TRITOP là máy đo công nghệ quang học cầm tay có được phép đo bằng cách sử dụng như 1 máy ảnh cao cấp để chụp ảnh của vật thể từ các góc độ khác nhau. Sử dụng các nguyên lí của tam giác - nguyên tắc tương tự được sử dụng để tính toán trên mặt phẳng tọa độ 3D của ATOS. TRITOP cũng có thể sử dụng như một hệ thống đo độc lập để phân tích biến dạng và kiểm tra.

Độ chính xác, độ phân giải dữ liệu, tích hợp phần mềm và chất lượng khiến cho ATOS và TRITOP trở nên nổi bật và độc nhất trên thị trường đo  lường 3D không tiếp xúc. Phần mềm tự động căn chỉnh từng lần quét, cho phép quét tổng thể ít hơn và giảm thời gian hoàn thiện.

Sau khi tiến hành dùng thử sản phẩm thông qua các đối tác, GEA đã quyết định mua sản phảm đầu tiên vào 06/2016.

Máy quét ánh sáng xanh của ATOS sử dụng công nghệ ánh sáng xanh quang học không tiếp xúc để thu thập hàng triệu điểm tọa độ X-Y-Z trong các lần quét tốc độ cao.


Dave Leone, Giám đốc phụ trách chất lượng của Công ty GE Appliances nói: “Chúng tôi không mất nhiều thời gian  khi ra quyết định mua hệ thống này. Ông và nhóm của ông đã ngay lập tức có thể bắt đầu việc cải thiện sản phẩm. Leone thấy rằng, các hệ thống của GOM có thể làm nhiều hơn là đo tọa độ CMM truyền thống. Ông mô tả ATOS như một công cụ kỹ thuật đầy sưc mạnh.

Ông  nói; “Nếu bạn có thể số hóa một chi tiết, có rất nhiều thứ bạn có thể làm với dữ liệu đó”. Chúng tôi xem đây là cơ hội để nối vòng lặp giữa phần ảo và thực tế, và đưa nó trở lại không gian CAD. Quét 3D đã thực sự mở ra những ý tưởng của chúng tôi để tận dụng sức mạnh của dữ liệu kĩ thuật số. “ ATOS và TRITOP đã được sử dụng để kiểm tra, nghiên cứu lắp ráp kĩ thuật số quy mô lớn, kiểm tra dụng cụ, thiết kế ngược và đưa ra hình ảnh thực tế ảo.

Phân tích lắp ráp và kiểm tra chi tiết trong phát triển sản phẩm và kiểm soát chất lượng là trọng tâm chính, GE Appliances đã sử dụng hệ thống ATOS và TRITOP làm công cụ chẩn đoán để xác định các vấn đề về kích thước để cải tiến trước khi sản xuất.

Hoạt động của ATOS: Phân tích nguyên nhân gốc rễ.

Trong một ví dụ, một giỏ máy giặt trước khi sản xuất có quá nhiều độ lệch hướng có thể gây rung. GEA đã sử dụng ATOS và TRITOP để thực hiện phân tích nguyên nhân gốc rễ. Đầu tiên, nhóm đo lường của GEA đã quét chiếc giỏ để so sánh kích thước của nó với tệp CAD. Mô hình 3D màu xanh lá cây nhạt biểu thị rất ít lỗi về hình dạng và gần khớp với chi tiết – nghĩa là ở đây không có vấn đề gì.

GOM-GE Case study

Chú thích: Việc quét ban đầu của giỏ máy giặt (trái, trên và dưới) cho thấy hình dạng của giỏ nằm trong dung sai cho phép. Khi giỏ được xếp thẳng hàng với khối dữ liệu trong phần mềm (bên phải), runnout đã lộ ra.

Sau đó, giỏ máy giặt được gắn với trục tiếp động, giữ cho giỏ được đặt đúng vị trí, trong phần mềm của GOM. Sự liên kết đó chỉ ra rằng giỏ có lỗi định hướng rất nặng gây ra tình trạng runnout - quá cao ở một bên, quá thấp ở một bên. Nhóm GEA đã quyết định thu thập dữ liệu chi tiết lắp ráp toàn bộ để tìm ra nguyên nhân gốc rễ, và thêm vào phép quang trắc của máy TRITOP để đạt độ chính xác cao hơn so với diện tích bề mặt lớn cần được quét.

Các kỹ sư đã sử dụng TRITOP, chụp toàn bộ cụm chi tiết để tham chiếu toàn cục, và sau đó sử dụng ATOS để quét từng phần riêng lẻ, tạo ra một cụm chi tiết kỹ thuật số bằng cách kết hợp tất cả các dữ liệu. Cụm chi tiết kỹ thuật số cho phép dữ liệu từ các bộ phận quét được tích hợp với dữ liệu từ bản vẽ CAD để so sánh và phân tích, phán đoán về các vấn đề lắp ráp, vừa khít, hình dạng và chức năng. Sử dụng phương pháp này, nhóm nghiên cứu của GEA phát hiện ra rằng vấn đề bắt nguồn từ trục nhôm được tích hợp ở đáy của giỏ máy giặt. Phần này, trải qua quá trình overmolding, đã bị lệch hướng

Dữ liệu quét của trục nhôm được liên kết với dữ liệu CAD của công cụ overmolding trong phần mềm GOM. Bằng cách lấy một phần chéo của dữ liệu, các kỹ sư của GEA có thể thấy rằng lỗi biểu mẫu ở khoảng cách giữa các miếng lót dụng cụ, khiến cho chi tiết bị overmold theo hướng sai. Từ đó, các miếng dụng cụ đã được điều chỉnh để chi tiết được overmold trong phạm vi dung sai. Bằng cách điều chỉnh vị trí của các miếng dụng cụ được sử dụng trong quá trình overmolding cho trục nhôm và điều chỉnh hướng của nó, vấn đề runout đã được giải quyết.

GOM-GE-Case study

Chú thích: Tất cả các chi tiết của máy giặt đã được quét và vấn đề đã được phát hiện từ trục nhôm được overmolded tại đáy của giỏ máy giặt (trên cùng bên phải). Khi dữ liệu quét thực tế của chi tiết được căn chỉnh với các miếng lót dụng cụ, các kỹ sư có thể thấy chi tiết bị lệch trong công cụ (dưới cùng bên phải). Công cụ đã được thay đổi và runout đã được sửa.

Giải pháp có thể chỉ cần một sửa chữa nhỏ, nhưng quá trình chẩn đoán sẽ phức tạp nếu không có hệ thống GOM. TRITOP, ATOS và phần mềm GOM tích hợp với nhau để cung cấp không chỉ dữ liệu thông số, mà là một bức tranh đầy đủ về từng chi tiết và cách chúng liên hệ với nhau. Trong trường hợp này, dữ liệu được thu thập trước đây với CMM truyền thống không làm nổi bật vấn đề với các chi tiết.. Leone nói. “Bạn sẽ sử dụng dữ liệu quét để hiển thị những gì bạn thực sự có, bởi vì máy quét không nói dối. Ngoài ra, với CMM nếu bạn không thăm dò, bạn không biết điều đó. Chúng tôi để dữ liệu quét làm nổi bật các khu vực có vấn đề ”

Hoàn thiện một mẫu thử với cụm chi tiết kĩ thuật số

Một trong những ưu điểm chính của những giải pháp của GOM là cho ra dữ liệu chất lượng cao, cực kỳ chi tiết— và nhanh chóng. GEA đã sử dụng TRITOP kết hợp với ATOS để tạo ra nhiều nghiên cứu cụm chi tiết kỹ thuật số cho một dự án thiết kế tủ lạnh mới.

GEA đã chụp bốn shot TRITOP cho tủ lạnh — một lần chụp bên ngoài khi tủ lạnh đóng kín, một shot chụp khung tủ lạnh, và một cho mỗi cánh cửa tủ — ở mỗi bước của quá trình phát triển. Sử dụng các điểm dán tham chiếu chung, một bộ kỹ thuật số đầy đủ của thiết bị tủ lạnh được tạo ra. Các bộ phận nhỏ hơn được quét bằng hệ thống ATOS và được bổ sung vào cụm kỹ thuật số. Các kỹ sư đã sử dụng dữ liệu này để hiểu những tác động của các chiều lên vật thể, đo lường độ nén của miếng gioăng đệm, căn chỉnh cánh cửa, cô lập các phần riêng lẻ và xác định những điểm cần cải tiến.

Cụm chi tiết kỹ thuật số đầu tiên cho thấy một khu vực rộng trên cánh cửa bên ngoài bị lệch so với bản vẽ CAD. Cánh cửa hiện màu đỏ tươi trên bản đồ màu kiểm tra, chỉ ra rằng cánh cửa tủ lạnh đã nở rộng ra nhiều hơn dung sai cho phép.

Các kỹ sư nhận ra rằng vấn đề này xuất hiện sau quá trình tạo bọt trong cánh cửa. Mỗi cánh cửa tủ lạnh chứa đầy bọt để cách nhiệt, bọt được bắn vào trong cửa, chờ cho nở ra và sau đó làm cứng lại. Trong trường hợp này, nguyên mẫu bọt được sử dụng trong quá trình này không đủ cứng và đang mở rộng quá nhiều, làm tăng độ dày cửa quá mức cho phép

GOM-GE-Case study 4

Chú thích: Các kỹ sư của GEA đã sử dụng TRITOP để tạo ra một cụm kỹ thuật số của tủ lạnh. Lần quét đầu tiên (trên cùng) của nguyên mẫu cho thấy cửa không đáp ứng được dung sai cho phép. Phân tích nguyên nhân gốc rễ bắt nguồn từ vấn đề với đồ gá được sử dụng trong quá trình tạo bọt. Các lần quét tiếp theo cung cấp phản hồi nhanh và các bản sửa lỗi đã được thực hiện để đạt được dung sai cho phép so với bản vẽ CAD (dưới cùng).

Khi các kỹ sư nhận ra vấn đề và chỉnh sửa vùng tạo bọt, “các chi tiết đã thực sự tốt, rất nhanh,” Leone nói. "Chúng tôi đã có thể cung cấp cho họ phản hồi nhanh", và giúp cải thiện chất lượng nhanh hơn.

Leone nói rằng nếu nhóm nghiên cứu đo lường GEA đang sử dụng CMM, họ thậm chí sẽ không thể cung được các thông tin đo lường chi tiết mà hệ thống TRITOP và ATOS thu thập. Bây giờ, họ có thể cung cấp thông tin đó trong một tuần hoặc thậm chí vài ngày. Các quá trình chụp và kiểm tra song song với quá trình sản xuất, đã giúp GEA tạo ra sản phẩm gần giống với thiết kế CAD ban đầu nhất và sản xuất sản phẩm có chất lượng ngày càng cao hơn.

Thiết kế ngược, hiển thị thực tế ảo và hơn thế nữa

GE Appliances cũng sử dụng hệ thống GOM cho ứng dụng thiết kế ngược trong các tình huống mà dữ liệu CAD không có sẵn. Trong một trường hợp, nhóm CAE của họ muốn chạy một phân tích CFD (Computation Fluid Dynamics) trên một thiết kế quạt. Vì dữ liệu CAD không có sẵn nên nhóm CAE đã chuyển sang nhóm đo lường và sử dụng hệ thống ATOS để số hoá chi tiết này. Sau khi quét chi tiết quạt ở độ phân giải cao và có xử lý hậu kì, nhóm CAE đã hoàn tất thành công việc phân tích bằng cách sử dụng dữ liệu quét.

Một thực tế phổ biến trong sản xuất là nghiên cứu cạnh tranh để tiếp tục thúc đẩy sự đổi mới và phát triển sản phẩm. Để làm như vậy, các sản phẩm từ đối thủ cạnh tranh cũng được quét. Những sản phẩm đó có thể được quét để tạo ra một tệp CAD và sau đó in 3D để thử nghiệm. GEA cũng đã quét toàn bộ các thiết bị từ các đối thủ cạnh tranh để tạo ra một bản sao kỹ thuật số trong phòng thí nghiệm thực tế ảo của công ty. Kiểu dáng của đơn vị của đối thủ cạnh tranh có thể được so sánh với kiểu dáng của một trong những thiết kế được đề xuất của GEA trong không gian thực tế ảo, có thể điều chỉnh ánh sáng, hoàn thiện, màu sắc và hơn thế nữa.

Chú thích: Cánh quạt, bên trái, không có dữ liệu CAD có sẵn cho các phân tích CFD, do đó, nó được đo quét 3D để lấy dữ liệu CAD (giữa). Mô hình CFD được tạo ra bằng cách sử dụng dữ liệu thu được từ hệ thống ATOS.

Một thực tế phổ biến trong sản xuất là nghiên cứu cạnh tranh để tiếp tục thúc đẩy sự đổi mới và phát triển sản phẩm. Để làm như vậy, các sản phẩm từ đối thủ cạnh tranh cũng được quét. Những sản phẩm đó có thể được quét để tạo ra một tệp CAD và sau đó in 3D để thử nghiệm. GEA cũng đã quét toàn bộ các thiết bị từ các đối thủ cạnh tranh để tạo ra một bản sao kỹ thuật số trong phòng thí nghiệm thực tế ảo của công ty. Kiểu dáng của đơn vị của đối thủ cạnh tranh có thể được so sánh với kiểu dáng của một trong những thiết kế được đề xuất của GEA trong không gian thực tế ảo, có thể điều chỉnh ánh sáng, hoàn thiện, màu sắc và hơn thế nữa.

Chú thích: GE Appliances dán điểm trên máy giặt của đối thủ cạnh tranh (bên trái) và quét nó để lấy dữ liệu CAD (giữa). Ở bên phải, không gian thực tế ảo của sản phẩm đối thủ cạnh tranh xuất hiện bên cạnh một sản phẩm của GE Appliances.

GEA cũng sử dụng ATOS và TRITOP cho các nghiên cứu phân tích độ dày, khe hở, khép kín cửa, lắp ráp ảo, phân tích khối lượng, mô phỏng khuôn mẫu, phân tích cung cấp nhiệt tủ lạnh, kiểm tra tính phù hợp của dụng cụ và thiết bị, lưu trữ kỹ thuật số và hơn thế nữa.

Vào năm 2018, GEA có bảy máy quét ATOS, ba hệ thống TRITOP và bốn bảng xoay tự động. Công ty cũng đã mua máy ATOS ScanBox thứ ba. ScanBox là một máy đo plug-and-play, tự động quét kiểm tra 3D để đo lường trong dòng hoặc gần dòng bao gồm các máy quét ATOS, robot, giai đoạn quay, phần mềm và tích hợp photogrammetry tùy chọn. Một trong những lợi ích của ScanBox là phần mềm VMR (Virtual Measuring Room) tự động lập trình các phép đo thường trình ngoại tuyến và trực tuyến. Điều này cũng tích hợp với một Kiosk màn hình cảm ứng, mã vạch và độc giả RFID.

Leone nói rằng việc áp dụng đo quét 3D đã góp phần vào sự phát triển của nền văn hóa đổi mới tại GEA. “Nó thúc đẩy sự nghiên cứu và phát triển kỹ thuật” ông nói. Quan hệ đối tác với các công ty khác, quy chuẩn và chia sẻ các phương pháp hay nhất đã khiến GE Appliances nắm được các công nghệ mới khác nhau – cũng như đặt câu hỏi về giới hạn của công nghệ cũ - ở các lĩnh vực khác.

In văn bản