Measurement of Shape and Dimensions of Forgings

Abstract

V procesu výroby těžkých výkovků volným kováním vznikají nepřesnosti, které je třeba měřit a korigovat. Metoda pasivního měření výkovků, na základě jejich siluet v obraze, zde potenciálně nabízí mnoho výhod. V případě měření výkovků ale v literatuře vykazuje relativně nízkou přesnost a nebyla ověřena v průmyslových podmínkách. Cílem práce je proto prozkoumat možnosti využití této metody v reálných podmínkách, které umožní pokročilé metody optického měření. Jsou diskutovány rušivé vlivy prostředí a navrhovány originální metody, jak ovlivnění zmírnit nebo mu předejít. Ty jsou ověřovány v laboratorním i v průmyslovém prostředí. Výsledky potvrzují efektivitu navržených metod; dosahovaná přesnost je stejného řádu s tou dosaženou v laboratorním prostředí. Bylo dosaženo chyby okolo 1 mm v měřicím objemu 6 × 6 × 2 m v případě měření přímosti osy a průměru výkovku. Tento výsledek postačuje požadavkům průmyslového prostředí. Nicméně, měření stále obsahuje odlehlé hodnoty, jejichž výskyt je diskutován. Poznatky obsažené v této práci je možné využít při vývoji profesionálního měřicího systému pro tuto aplikaci. Sekundárně jsou pak zobecnitelné a využitelné při měření horkých objektů nebo obecně objektů v komplexním prostředí na základě jejich siluet. Systém pro měření výkovků by v budoucnu mohl přinést vyšší efektivitu výroby volně kovaných polotovarů a mohl by se stát součástí automatizované kovací linky.

In the process of open-die forging, inaccuracies can appear. These inaccuracies must be measured and corrected. Passive heavy forging measurement, based on their silhouettes in images, potentially offers many advantages in this application. However, regarding forging measurement, this method showed limited accuracy in the literature and was never verified under industrial conditions. Therefore, the aim of this thesis is to examine the feasibility of this method in the industrial environment, by using advanced methods of optical measurement. Interfering effects are discussed, and original methods, working as countermeasures, are proposed. Methods are verified in both the laboratory and the industrial environment. The results suggest the effectiveness of the proposed methods; the accuracy achieved in the laboratory and industrial environment is of the same order. The error is approximately around 1 mm in a measurement volume of 6 × 6 × 2 m for the geometry of the axis and the measurement of the diameter. This result satisfies the demands of an industrial environment. However, the measurement still contains outliers, which are discussed. The knowledge obtained can be used during the development of a professional measurement system for this application. Secondly, the knowledge can be generalized to the measurement of hot objects, or objects in a complex environment, based on their silhouettes. A system for the measurement of forgings could increase the effectiveness of manufacturing and could become a part of automated forging production line in the future.