nx cmm inspection programming

Product Review
Dr. Charles Clarke
NX CMM INSPECTION PROGRAMMING
(ERSTELLUNG VON
PRÜFPROGRAMMEN/MESSPLANUNG)
– PRODUKTBESPRECHUNG
Trends und Anforderungen in der Branche ........................................................... 3
Ein neuer Ansatz bei der Erstellung von CMM-Prüfprogrammen.......................... 4
Die Anwendung im Einsatz .................................................................................... 5
Automatisierte Erstellung von Prüfprogrammen .................................................... 6
Programmausgabe und -prüfung ........................................................................... 6
Datenmanagement ................................................................................................ 7
Die Positionierung von CMM innerhalb einer umfassenden Fertigungslösung..... 8
Fazit ....................................................................................................................... 9
NX CMM INSPECTION PROGRAMMING
(ERSTELLUNG VON PRÜFPROGRAMMEN, MESSPLANUNG)
Product Review
Einführung
Die Prüfung von Teilen ist nach wie vor ein wichtiger Bestandteil des
Qualitätssicherungsprozesses. Die für diese Prüfungen zur Verfügung stehende
Technologie hat sich in den letzten Jahren sowohl bei der Hardware als auch der
Software enorm verändert. Messtaster und Abtastvorrichtungen können Daten
sehr viel schneller sammeln. Die Koordinatenmessmaschine (CMM) stellt auch
weiterhin ein wichtiges Gerät für exakte Messungen dar, erfordert jedoch ein
separates Prüfprogramm für jede Komponente und für komplexe Teilegeometrien
können Messwege für mehrere Achsen erforderlich sein, um effiziente Messungen
an einzelnen Einrichtungen durchführen zu können.
Die Vorbereitung dieser Prüfprogramme lief üblicherweise außerhalb des
PLM-Prozesses als eigenständige Aufgabe ab, wobei der Benutzer oftmals mit
einer 2D-Konstruktionszeichnung arbeiten musste. Das Ergebnis kann langsam
sowie fehlerbehaftet sein und die Nachverfolgbarkeit zurück zu den Modellen und
Daten für die Konstruktion und die Fertigung ist sehr eingeschränkt. Bei
Konstruktionsänderungen kann es sehr leicht passieren, dass die Prüfprogramme
nicht mehr korrekt arbeiten.
Diese Besprechung befasst sich mit einer neuen Anwendung von Siemens zur
Erstellung hoch entwickelter CMM-Prüfprogramme. Die Anwendung nutzt
modellbasierte Produkt- und Fertigungsinformationen (PMI) zur automatischen
Erstellung
von
Prüfprogrammen.
Sie
arbeitet
mit
der
aktuellsten
3D-Simulationssoftware zur umfassenden Validierung der Programme und liefert
Ergebnisse für Ihr CMM gemäß Industriestandards.
Dr. Charles Clarke
Charles Clarke ist ein anerkannter Berater und Verfasser von Arbeiten zu
CAD/CAM/CAE- und PLM-bezogenen Themen. Mit Erfahrung in der
Konstruktion, der CAD/CAM-Branche und mit direkter Erfahrung bei der
Planung und Implementierung dieser Systeme für namhafte Unternehmen
verfügt er über das nötige Wissen, das für Produktbewertungen
erforderlich ist. Dr. Clarke schreibt regelmäßig für verschiedene
Branchenzeitschriften in Großbritannien sowie in anderen Ländern.
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Trends und Anforderungen in der Branche
Es gab verschiedene Auslöser, die Siemens PLM Software zur Entwicklung
dieser neuen Anwendung veranlasst haben. Zuerst einmal können Daten mit der
aktuellsten Mess- und Abtasttechnologie zwischen zehn- bis hundertmal
schneller gesammelt werden als mit älteren Geräten. Es können nicht nur mehr
Prüfungen durchgeführt werden, sondern die neuen Geräte ermöglichen
außerdem komplexere Messungen. Diese Systeme können nicht einfach per
Hand oder mit herkömmlichen Teach-Modus-Methoden programmiert werden, so
dass Sie unbedingt ein Offline-Programmierwerkzeug verwenden müssen. Das
große Problem der Programmierer von Prüfprogrammen ist, dass die derzeit
verwendeten
Methoden
zur
Programmierung
dieser
anspruchsvolleren
Prüfprogramme zu kostenintensiv und zu zeitaufwändig sind.
Des Weiteren bemerkt Siemens PLM, dass immer mehr Kunden ihr CAD-System
komplett auf 3D umstellen. Zusätzlich zur Teilegeometrie schließt dies alle
Wenn von der Erstellung von
CMM-Prüfprogrammen die Rede ist,
hat Siemens PLM einige einzigartige
und neue Ideen parat, und zwar nicht
nur zur erheblichen Automatisierung
des Prozesses, sondern auch zu
seiner Integration in das gesamte
PLM-System.
anderen mit dem 3D-Modell in Zusammenhang stehenden
Fertigungsinformationen mit ein, die als Produkt- und
Fertigungsinformationen
(PMI)
erfasst
werden.
Für
Inspektionszwecke kann dies die Toleranzanforderungen mit
einschließen, wie sie beispielsweise für Bemaßungen und die
relativen
Positionen
von
Features
in
Bezug
auf
die
Gesamtgeometrie gelten. Wenn alle diese Informationen dem
Konstruktionsmodell hinzugefügt werden und die nachfolgenden
Tools einen Nutzen daraus ziehen können, dann stehen die Chancen sehr viel
besser, dass die Produktanforderungen bei einer Prüfung auch tatsächlich erfüllt
werden, und zwar nicht nur in geometrischer Hinsicht, sondern auch aus Sicht
der Fertigung.
Ein weiteres Problem ist die Trennung der CMM-Programmierung, der
Ausführung und der Datenerfassung von den etablierten Konstruktions- und
Fertigungsprozessen. Die Kunden wünschen sich, dass diese Abläufe in den
PLM-Workflow integriert und die Daten in ihrem PDM-System gespeichert
werden. Sie möchten, dass die Messsysteme in der Werkstatt auf das richtige
Prüfprogramm im PDM-System zugreifen können und dass die gesammelten
Messergebnisse
wieder
im
PDM-System
gespeichert
werden,
damit
Fertigungsingenieure und Konstrukteure sie einsehen können.
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Durch frühere Übernahmen verfügte Siemens über viel Erfahrung und einige
Produkte aus diesem Bereich zur CMM-Programmierung. Einige davon waren in
NX integriert, jedoch nicht besonders gut und vor allem nicht in dem Ausmaß,
das heute verlangt wird. Wenn jetzt von der Erstellung von CMM-Prüfprogrammen
die Rede ist, hat Siemens PLM einige einzigartige und neue Ideen parat, und
zwar nicht nur zur erheblichen Automatisierung des Prozesses, sondern auch zu
seiner Integration in das gesamte PLM-System.
Ein neuer Ansatz bei der Erstellung von CMM-Prüfprogrammen
NX CMM Inspection Programming ist ein neues Modul von NX 7.5. Es ist
vollständig in NX integriert und seine
Benutzeroberfläche ist wie die jeder
anderen
NX-Anwendung
gestaltet.
Für Benutzer von NX ist das ein echter
Vorteil. Neue Benutzer von NX werden
feststellen,
dass
die
aktuellsten
Vereinfachungen und die grafische
Interaktion mit dem Modell, die von
Siemens perfektioniert worden ist, die
Arbeit
mit
dem
System
überaus
angenehm gestalten werden.
Beispiel eines CAD-Modells
mit PMI (Produkt- und
Fertigungsinformationen),
die zur automatischen
Programmierung in NX CMM
beitragen.
Siemens hat beschlossen, die neue Software CMM Inspection Programming in
NX zu integrieren, da es sich bei NX um ein vollständig auf 3D-Modellen
basierendes System handelt, das alle CAD-Tools für geometrische Bearbeitungen
sowie für die Erstellung und Integration von PMI beinhaltet. Außerdem verfügt NX
über bewährte Technologien wie die Simulationssoftware für Werkzeugmaschinen,
die direkt zur Erstellung von Prüfprogrammen genutzt werden kann. Ein Hauptziel
war es, mit der neuen Anwendung ein hohes Maß an Automatisierung sowie die
bestmögliche Förderung der Programmierung anhand modellbasierter PMI-Daten
zu erreichen.
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Die Anwendung im Einsatz
Der Benutzer beginnt mit der Auswahl einer Messmaschine (so wie ein
NC-Programmierer in NX CAM eine Werkzeugmaschine auswählen würde). Sie
können aus einer Vorlagenbibliothek einen vordefinierten Prüfprozess auswählen,
die
neben ähnlichen
Vorlagenbibliotheken
für andere NX-Anwendungen
verfügbar ist.
Das zu prüfende Teil wird in NX importiert (für andere Quellen als NX stehen
zahlreiche
Konverter
zur
Verfügung)
und
auf
dem
Prüftisch
der
Koordinatenmessmaschine (CMM) platziert.
Die ursprüngliche Version der Software unterstützt scannende Messtaster für drei
Achsen und schaltende Messtaster für bis zu fünf Achsen. Siemens kündigt das
gleichzeitige Scannen für fünf Achsen für die Zukunft an.
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Automatisierte Erstellung von Prüfprogrammen
Hier offenbart die Anwendung eine ihrer beeindruckendsten Funktionen. Siemens
PLM bietet eine einzigartige Funktion mit dem Namen „Link PMI“, eine
unscheinbare kleine Schaltfläche in der oberen Menüleiste, die jedoch einiges
leistet. Durch den Befehl „Link PMI“ werden aus einer 3D-Teilegeometrie und den
zugehörigen PMI-Daten alle Features und Toleranzen extrahiert und von der
Software die zur Prüfung des Teils nötigen Prüfschritte erstellt. Mit einem Klick ist
praktisch alles erledigt.
Wenn Sie die Datennavigatoren der Software öffnen, werden Sie sehen, dass die
zuvor leere Prüfvorlage jetzt mit zahlreichen Messfunktionen, Prüfdaten und
Bei einigen Teilen mit abrufbaren
PMI-Daten zum Modell sparen Sie mit
dem Befehl „Link PMI“ etwa 80 % bis
90 % der üblicherweise zur
Programmierung benötigten Zeit.
Prüfschritten ausgefüllt ist, die vom Teil abgelesen und in ein
Prüfprogramm umgewandelt wurden. Die Prüfbahnen werden
basierend
auf
der
Messfunktion
und
den
zugehörigen
PMI-Daten erstellt. Siemens verwendet zur Erfassung von
Prüfwissen vordefinierte Konzepte. Dieses Wissen bildet die
Grundlage zur automatischen Berechnung der Prüfbahnen basierend auf der
Messfunktion.
Bei einigen Teilen mit abrufbaren PMI-Daten zum Modell sparen Sie mit dem
Befehl „Link PMI“ etwa 80 % bis 90 % der üblicherweise zur Programmierung
benötigten Zeit. Selbstverständlich steht für Teile ohne verwendbare oder mit
unvollständigen PMI-Daten sowie für den Fall, dass der Programmierer
zusätzliche Messungen durchführen möchte, ein Menü zur manuellen Erstellung
von Messfunktionen und -schritten zur Verfügung. Wählen Sie aus verschiedenen
vordefinierten Prüfmethoden und anschließend die Punkte oder Features am
3D-Modell. NX erstellt daraufhin die geeignete Bahn.
Programmausgabe und -prüfung
Sobald das CMM-Programm erstellt wurde, kann NX CMM die Ausgabe erstellen,
die von der Software gelesen werden kann, die Ihre Messmaschine steuert. Sie
müssen
lediglich
den
Maschinenanweisungen
geeigneten
in
DMIS
Postprozessor
(Dimensional
zur
Erstellung
Measurement
der
Interface
Specification) oder einer nativen Programmiersprache wie GeoMeasure oder
Calypso auswählen.
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Sehr wahrscheinlich möchten Sie das Programm jedoch prüfen, bevor Sie es an
die Werkstatt übermitteln, um sicherzugehen, dass die Prüfung wie gewünscht
durchgeführt wird und es nicht zu Kollisionen kommt. Bei komplexen Aufgaben
möchten Sie diese Prüfung vielleicht sogar schon während der Erstellung des
Prüfprogramms durchführen, um zu sehen, ob Änderungen vorgenommen
werden müssen.
Hierfür ermöglicht Siemens die Prüfung der Werkzeugbahn auf mehreren Ebenen
sowie die umfassende Maschinensimulation. Die standardmäßige NX CMM-Software
enthält bereits zahlreiche Standardmodelle von CMM-Maschinen. Weitere
3D-Modelle von CMM-Maschinen können importiert werden oder Sie können NX
CAD dazu verwenden, eigene Modelle zu erstellen. Das Modul zur Erstellung von
Werkzeugmaschinen in der Software ermöglicht das Hinzufügen der nötigen
Kinematik und der Wegbegrenzungen für jede Ihrer CMM-Maschinen. Die Simulation
wird von der DMIS-Ausgabe gesteuert und stellt daher eine gute Repräsentation
des Programms dar, das letztendlich an die Werkstatt übermittelt wird.
Datenmanagement
Da die CMM-Anwendung in NX integriert ist, kann sie auch die Integration von
NX in Teamcenter nutzen, das PDM-System, das der PLM-Lösung von Siemens
zugrunde liegt. Messdaten werden automatisch in Teamcenter gespeichert.
Beispiel eines
CMM-Maschinenmodells,
das zur Programmierung,
Simulation und Verifikation
von Prüfprogrammen
verwendet wird.
Kunden, die Teamcenter verwenden, können außerdem Vorlagen, Werkzeuge,
Messtaster und Prüfregeln speichern sowie Prüfprogramme und Ausgabedateien,
die mit der korrekten Version des Teils verknüpft sind.
Die Möglichkeit, die Messdaten zu verwalten und mit den Master-Datensätzen
der Teiledaten zu verknüpfen, könnte eine Lösung für eine der größten
Herausforderungen in diesem Bereich sein. Nämlich der Aufgabe sicherzustellen,
dass die CMM-Geometrie mit dem Konstruktionsmodell und der veröffentlichten
Fertigungsgeometrie
übereinstimmt.
Teamcenter
kann
nachgeschaltete
Funktionen über alle Änderungen informieren, die sie betreffen könnten. Auch die
Assoziativität in NX kann hierbei eine wichtige Rolle spielen, da sie Aktualisierungen
an den zugehörigen Teilemodellen erleichtert, falls sich die Konstruktionsvorgaben
ändern.
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Die Positionierung von CMM innerhalb einer umfassenden
Fertigungslösung
Siemens geht davon aus, dass die neue Anwendung NX CMM Inspection
Programming von einer Vielzahl an Unternehmen genutzt werden wird. Die
kleinsten Betriebe, die oft nur eine Lizenz für NX CAM oder NX zur
Werkzeugentwicklung erwerben, werden es zu schätzen wissen, in demselben
System basierend auf demselben Modell mehr Möglichkeiten zu haben.
Die größeren Unternehmen mit umfangreicheren Systemen werden den
Mehrwert der Anwendung darin sehen, den Qualitätsprozess besser in einen
PLM-Gesamtprozess integrieren zu können, indem sie die Integration in
Teamcenter nutzen. Zu diesem Zweck präsentiert Siemens die neue Anwendung
als Bestandteil seiner Teilefertigungslösung und erweitert dadurch die Rolle von
NX in der virtuellen Welt der Fertigungstechnik zusammen mit NX für die
NC-Programmierung, NX zur Vorbereitung von Teilemodellen und NX zur
Konstruktion von Werkzeugen und Spannvorrichtungen. Alle diese Komponenten
können ohne Weiteres zusammen genutzt werden, da sie alle zur selben Suite
gehören.
Ein Vorteil der NX-Architektur, der nicht oft angesprochen wird, für einige
Unternehmen aber enorme Vorteile mit sich bringt, ist die Tatsache, dass es sich
bei NX wohl um ein CAD/CAM/CAE-System handelt, das mit am besten an die
jeweiligen individuellen Anforderungen angepasst werden kann. In diesem Fall
ermöglicht dieselbe NX-Architektur dem Kunden die Erstellung eigener,
zusammen mit NX CMM verwendbarer Automatisierungsprogramme, um unter
Umständen einen Grad an Automatisierung und Wiederholbarkeit zu erreichen,
wie er nur mit dieser zusätzlichen Investition möglich ist.
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Fazit
Die derzeitigen Methoden zur Erstellung von CMM-Programmen sind zu
kostspielig, zu zeitaufwändig, fehlerbehaftet, erfordern knappe sowie hervorragend
ausgebildete Ressourcen und sind nicht in den PLM-Workflow integriert.
NX CMM ist ein auf NX CAM basierendes NX-Modul, mit dessen Hilfe der
Benutzer PMI-Daten zur stark automatisierten Erstellung voll assoziativer
Prüfprogramme für Koordinatenmessmaschinen verwenden kann. Falls keine
PMI-Daten vorliegen, können die Prüfbahnen interaktiv erstellt werden.
Mit NX CMM wird die Programmierung von Prüfprogrammen integraler
Bestandteil des PLM-Prozesses mit vollständiger Automatisierung durch
NX-Geometrien und PMI-Daten und Verwaltbarkeit in Teamcenter über die
erstklassige NX-Benutzeroberfläche.
Zwar handelt es sich hierbei um ein neues Produkt, dahinter verbirgt sich jedoch
die Erfahrung mit Prüfanwendungen desselben Teams bei Siemens PLM, das
auch für die Entwicklung der Prüfsoftware Valisys und Tecnomatix verantwortlich
zeichnet und jetzt die Software NX CMM entwickelt hat. Einige Funktionen sind
noch nicht verfügbar, besonders im Bereich der Multi-Achsen-Prüfung. Die
Planung von Siemens deutet jedoch darauf hin, dass insbesondere dann über die
Anschaffung dieses Produkts nachgedacht werden sollte, wenn eine auf
Modellen basierende, schnellere Programmierung von Prüfprogrammen auf Ihrer
Wunschliste steht. Für bestehende Kunden von Siemens bietet das Produkt klare
Vorteile und vielleicht können damit auch neue Kunden von Siemens und NX
überzeugt werden.
Worauf es hierbei jedoch wirklich ankommt, ist die Weitergabe nicht
geometrischer, Daten (PMI-Daten) des Modells und ihr praktischer Nutzen für die
Übermittlung von Produktanforderungen bis hinunter an die Werkstatt. Nach
vielen Jahren sieht es jetzt danach aus, dass einige der höher gesteckten
Erwartungen für die computergestützte Konstruktion und Fertigung tatsächlich
Realität werden und dies spürbare Vorteile für diejenigen bringen wird, die diese
Systeme nutzen.
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