發(fā)夾檢驗的演化
很難想象，在一百多年前的1907年，汽車剛剛開始取代馬匹成為標準的交通工具。現(xiàn)在，世界各地的汽車制造商都在努力開發(fā)可靠、高效的電動汽車發(fā)動機，為我們創(chuàng)造一個更清潔、更環(huán)保的未來鋪平道路。但是，我們?nèi)绾尾拍芨先绱搜杆俚募夹g(shù)變化，同時確保每臺電機都經(jīng)過正確的檢查，直到＊后一個發(fā)夾？本故事介紹了當前的方法，并提供了使用工業(yè)計算機斷層掃描（CT）和VGSTUDIO MAX進行發(fā)夾檢查的一些分步操作。
類別：自動化、汽車、孔隙度/夾雜物分析
電動機簡史
1898年愛格洛納C2輝騰車型現(xiàn)在陳列在斯圖加特的保時捷博物館內(nèi) 愛格羅納C2輝騰（Egger Lohner C2 Phaeton）看起來很像古代的馬拉遺跡，并不是第一輛出現(xiàn)在腦海中的電動賽車，但在1899年9月，它在柏林以整整18分鐘的成績贏得了25英里（40公里）的公路賽。這款電動汽車＊早于1898年開發(fā)，在一臺八角形電機上運行，該電機因其外殼形狀而得名，＊高時速為22英里/小時（35公里/小時）。
當然，我們今天所知道的電動汽車速度更快、效率更高，有些甚至達到了時速250英里（400公里/小時）。然而，盡管現(xiàn)代汽車與愛格·洛納（Egger Lohner）相隔了一個多世紀，但每輛汽車的核心都有著相同的心跳：一臺電動機。
傳統(tǒng)圓線繞組
自概念提出以來，電動機背后的理念基本上沒有改變。每臺電機由一個旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子和一個安裝在外殼中的定子組成，當電流流過繞組時，定子產(chǎn)生磁場。快速變化的磁場在轉(zhuǎn)子軸周圍產(chǎn)生扭矩，并使其持續(xù)運動，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動汽車齒輪所需的機械能。為這種旋轉(zhuǎn)提供動力的一個關(guān)鍵因素是構(gòu)成定子內(nèi)部線圈的銅線。第一代電動機使用圓形截面的捆綁線圈。
現(xiàn)代棒形繞組
然而，這種設(shè)計＊近被優(yōu)化為發(fā)夾纏繞技術(shù)。與傳統(tǒng)的圓線繞組不同，“發(fā)夾”定子包含緊密封裝的、具有矩形橫截面的發(fā)夾形銅線。幾層互鎖導(dǎo)線產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的槽填充，從而驅(qū)動更高的持續(xù)輸出，導(dǎo)線的開口端焊接在一起以閉合電路。這些高精度發(fā)夾確保了增強的性能、連續(xù)的功率流和高再現(xiàn)性。
這一發(fā)展已經(jīng)徹底改變了電動汽車行業(yè)，現(xiàn)在幾乎每輛電動汽車都可以找到發(fā)夾式定子。
挑戰(zhàn)
當然，從傳統(tǒng)的圓形繞線技術(shù)到發(fā)夾式繞線技術(shù)的轉(zhuǎn)變是一個巨大的飛躍，世界各地的行業(yè)都在試圖用多種方式填補這一空白。電機制造商的既得利益在于確保盡可能高的導(dǎo)電性，這取決于發(fā)夾在關(guān)鍵點具有干凈的焊縫和低孔隙率。然而，這些發(fā)夾末端的焊接接頭并不像看上去那樣“無縫”。首先，由于我們處理的是單一材料的發(fā)夾，使用X射線技術(shù)無法看到焊縫，這使得質(zhì)量檢查更加困難；另一方面，它們可能含有焊接過程中引入的孔隙，從而減少銅棒的橫截面積，從而降低導(dǎo)電性。
發(fā)夾焊縫的圖像
乍一看，這似乎不是問題，但手動檢查這些零件并確保氣孔不會影響發(fā)動機質(zhì)量所需的時間可能相當昂貴。解決方案是什么？一種全自動的方法，可考慮焊縫的孔隙率！當然，這說起來容易做起來難。由于焊接過程在組裝后進行，發(fā)夾總是與外殼一起掃描，這通常會導(dǎo)致掃描中出現(xiàn)大量偽影。結(jié)合靈活多變的發(fā)夾形狀，這使得幾乎不可能使用CAD模型作為參考來對齊對象并獲得定子中發(fā)夾的清晰概念。
幸運的是，有一種方法可以改進此內(nèi)聯(lián)過程并大幅減少手動檢查所需的工時。
工業(yè)CT方案
到目前為止，孔隙度分析并不是一個新的解決方案，但通過VGSTUDIO MAX提供的亞體素精度和細化選項，我們可以大大提高檢測到的缺陷體積的精度，而不是早期的缺陷檢測僅限于體素大小的方法。但這對電動機中的發(fā)夾技術(shù)意味著什么呢？
如前所述，第一個主要挑戰(zhàn)是確定焊接截面，尤其是因為焊縫頂部是圓形的，在CAD模型上無法看到。這需要使用根據(jù)幾次掃描的平均值計算的“黃金”網(wǎng)格和感興趣區(qū)域（ROI）功能來對齊對象，以確定分析區(qū)域。因為這些網(wǎng)格更準確地反映了零件的實際形狀，所以我們可以使用配準將每次掃描中的定子體積與該金色網(wǎng)格對齊。這使我們能夠輕松識別分析區(qū)域并創(chuàng)建ROI模式來定義它。
定義該分析區(qū)域后，第二個挑戰(zhàn)是計算每個焊縫的孔隙率并確定其公差。為此，亞體素精確VGEasyPore算法可用于通過使用CMM特征獲取的專用附加ROI，同時根據(jù)缺陷體積應(yīng)用任何定義的公差。＊后，使用投影模式方法可以為我們提供關(guān)于焊縫中電流剩余橫截面的更準確信息。
在VGSTUDIO MAX中，從三個不同角度和三維角度檢查定子發(fā)夾
通過在組合中包含ROI功能，我們能夠獲得關(guān)于發(fā)夾的更準確信息。根據(jù)我們的結(jié)果，我們可以更好地實現(xiàn)流程自動化，通過確保無縫可靠的質(zhì)量控制流程而無需手動檢查，從而節(jié)省了我們大量的時間。想想這意味著什么：一個急需的咖啡休息時間，學(xué)習一項新技能的時間，或者僅僅是處理自一月份以來積壓的工作的時間。自動化可以大大減少檢查、生產(chǎn)和制造電動發(fā)動機關(guān)鍵部件所需的分析時間和工時。
