形创制造业案例 | 株式会社酒井製作所运用新方式提高了其尺寸检测的效率

酒井製作所

许多公司现在正在努力加快改革他们的工作方式，在日本，工程师短缺，尤其是在制造业。此外，随着婴儿潮一代老工程师的退休，许多公司正面临着向年轻工人传授技能的挑战，越来越多的公司正在努力提高生产现场低下的测量工作效率。

在过去，使用卡尺进行手工测量是常用的方法，测量苯乙烯泡沫的曲线和自由形状需要花费大量的时间。此外，测量工作常常倾向于依赖老员工的实践经验，而将测量结果与原始 CAD 数据进行比较可能需要好几个工时。另外，为了确保测量的准确性，必须暂时停止生产线，这在某些情况下会导致低效生产。

株式会社酒井製作所（下称酒井製作所）是一家充分利用其半个多世纪以来积累的技术和经验的制造商，专门生产各种模型，包括法兰盘、真空铸造、自动成型机、模具、树脂模具和实型的铸造模型。该公司的商业模式是直接接受机床制造商的订单，并与铸件制造商合作，根据客户的要求，灵活地改变所交付模型的形状、尺寸和数量。酒井製作所同样也面临着测量问题。

除了这些测量问题外，酒井製作所还面临着因出生率下降和人口老龄化而导致的劳动力短缺、技能传授、培训年轻工人和工作方式转变等挑战。我们就酒井製作所的 3D 测量工作采访了项目的核心成员。

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当务之急是改善人工、低效的尺寸检测流程

在装运模型之前，通过尺寸检测来保证质量是至关重要的。传统的测量是通过手工完成的，这是一个非常艰难的任务，因为许多模型是铸件，包含许多弯曲的表面，并且有复杂的形状。此外，由于大多数模型是由苯乙烯泡沫制成的，而苯乙烯泡沫又很软很脆，所以在测量时必须非常小心。尺寸评估是通过小心地用直尺或圆规测量每个点进行的，如果是复杂的弯曲表面，可能需要专门制作一个特殊的量具来进行测量。

铸件的大小从手掌大小到 10 米不等。由于模型是承重部件，所以自然需要交付高质量和高精度的模型。

制作模型所需的尺寸精度在  0.5 mm 到 1 mm 之间，但手动测量模型的每个尺寸是不切实际的。因此，必须在脱模或完成铸件时确定哪些尺寸是重要的，并正确评估测量点。此外，在装运前的检测过程中，只有我才可以做出最终评价。因此，我有时在装运前几乎整个星期除了检测外什么都不做，没有办法，我不得不在检测期间暂停我的报价和其他工作。

在酒井製作所，装运前的尺寸评估是一个手动过程，这是酒井先生多年来通过试错以及凭感觉完成的。他说：“由于这种对实践经验的依赖，这种技能很难被正式化并传递给公司内部的其他员工。”

“如果我们继续使用以前的系统，就很难在未来保留客户对我们的信任。为了打破这种局面，改善我们的运营，我们决定向数字化方式转型，”酒井先生表示。

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MetraSCAN 3D 脱颖而出

为了改进测量过程，酒井製作所开始考察三维扫描仪，因其可通过激光同时扫描实际的弯曲表面和复杂的形状，并将它们转换为 3D 数据。磯沼先生深受吸引并带头开始对比不同产品。

我们当时评估了许多三维扫描仪，它们都有一个共同的问题，就是测量速度不够快，” 磯沼先生说，“有一个产品光是测量就花了 8 个小时，我们认为这是不理想的。”

测量速度慢是让酒井製作所对三维扫描设备望而却步的一个因素，因为他们的许多模型都很大，并且有相当多的测量点。此外，工厂已经因加工设备的存在而变得很拥挤，一台大型测量机器会使原本已经很狭小的工作空间变得更加水泄不通。

为了使任何人，无论其经验如何，都能进行 3D 测量，紧凑的设计是必须的。此外，测量速度对于快速响应客户的要求也很重要。当我们在寻找符合这些要求的三维扫描仪时，我们了解到与我们有业务往来的一家铸件制造商正在使用的手持式光学三坐标扫描仪 MetraSCAN 3D 正好具有这些功能，所以我们立即联系了这家制造商。当我们试用 MetraSCAN 3D 时，我们发现扫描速度非常快，而且在测量过程中可以在电脑屏幕上实时显示 3D 数据。我们最终选择了这款三维扫描仪，因为它是唯一符合我们所有要求的解决方案。

MetraSCAN 3D 能够非常快地扫描大型物体，并在短时间内对复杂形状进行精确的 3D 测量，这是我们决定引进该系统的主要原因

使用随机配备的 VXelements 三维应用软件平台，扫描结果实时显示在电脑屏幕上，这允许用户在现场检查扫描是否快速有效地创建了产品的 3D 数据，同时避免不必要的返工

MetraSCAN 3D 的另一个优点是它可以同时测量大型和小型物体，并且在扫描大型物体后，不需要重新组合和重新对齐数据。此外，由于不需要粘贴目标点，即使有几十个物体需要测量，也可以井然有序地挨个测量。这是光学追踪器 C-Track 的一个独特功能，它专为，需要对大型物体进行高精度和高速 3D 测量的自动自定位系统而开发。

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测量工作的规范化和简化大大提高了工作效率

在部署 MetraSCAN 3D 之后，酒井製作所的系统设备管理员可以在测量时直接看到结果。

只需进行简单的解释，任何人都可以学会如何使用 MetraSCAN 3D 进行校准和测量。当然，需要一些时间来学习如何编辑数据和创建用于检测的数据，但是，新员工通常第一天到现场就能学会如何进行测量。

MetraSCAN 3D 测得的数据可与随机配备的 VXinspect 软件模块中的 CAD 数据进行比较，在测量工作完成后，酒井製作所将数据储存为产品出货检验数据

目前，磯沼先生使用 3D 数据来创建工艺数据，然后让系统管理员检查这些工艺数据，最后再将这些工艺数据转化为加工数据。然后，用 MetraSCAN 3D 测量装配好的产品，并将设计数据和测量得到的 3D 数据进行叠加和比较。此外，由于测量结果存储为 3D 数据，这还建立了将产品交付给客户后的质量保证体系。这不仅仅提高了检测效率，业务流程本身也正在进行数字化转型。

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新时代来临：用 3D 数据提升运营效率

酒井製作所计划进一步推动其工作系统的自动化，包括推动装运前的检测工作的自动化，以创造一个主要由年轻工人进行操作而不依赖于熟练工人的环境。该公司还计划不只在检测过程中运用 MetraSCAN 3D 和 3D 数据，还计划在制造过程中使用。作为该计划的一部分，公司还打算使用 3D 打印机，旨在进一步提高运营效率。

“近期木材和其他材料的采购不稳定，价格暴涨。此外，如果公司不处理可持续发展目标，将失去可信度。为了解决这些社会问题，我们将努力运用 3D 数据进一步提高效率，”酒井表示了他对未来的计划。

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