■馬路科技
序言
近年來受惠於3C 行業帶動，中國於2009 年開始整個MIM（Metal Injection Molding）行業進入高速發展階段，特別是2011 年蘋果和三星在掌上型裝置中大量採用MIM 零件，國內手機品牌如華為，OPPO, ViVO, 小米，魅族等智慧手機也開始採用MIM 零件，MIM 技術正引起越來越大的關注。
目前MIM 技術主要應用在一些小型的、尺寸結構比較複雜的工件上。對於小型的、尺寸結構比較複雜的工件，傳統的測量方式往往效率低下，有些時候甚至難以勝任，特別是在品質管控中越來越多的GD&T 尺寸取代了線性尺寸，這對測量方式以及測量設備提出了更高的要求。結合ATOS 一起使用的CAV 技術可以解決MIM 產品從注射成形，脫脂，燒結後得到產品形狀尺寸管控問題。
ATOS- 高精度三維掃描系統
ATOS 是德國Gom 公司1995 年自主研發的高精度三維掃描系統，自推出以來，ATOS 的系列不斷的發展並得到業界的認同。如今，光學三維測量技術及全面測量系統已成為全業內的標準工具。ATOS 擁有最先進的軟體與硬體，能夠為不同工業應用提供精密的測量結果。ATOS 通過非接觸，全範圍覆蓋式的三維掃描，可以完整的獲取元件的幾何形狀和精密的三維座標，從而可以計算產品與設計圖紙的絕對偏差、形位分析，出具綜合報告。應用領域包含品質控制、逆向工程、快速成型和虛擬裝配。CAV(Computer Aided Verification, 電腦輔助檢測) 工作流程如下圖分以下幾步驟：
圖：CAV 工作流程
圖：CAV 工作流程
圖：左圖為傳統檢測報表，右為CAV 檢測報表。
傳統檢測vs. CAV 檢測
傳統的檢測報表主要以尺寸標注為主，所需量測的尺寸多，時間長，而且數值報表不易閱讀，不易作為溝通的工具；CAV 檢測通過完整的掃描資料，可以進行全尺寸檢測，色彩誤差圖一目了然，容易與客戶或跨部門溝通，結合GOM 公司開發的Gom Inspect 免費的3D 報告檢視檢討工具，可以任意角度翻轉檢視3D 的檢測結果。掃描與報表製作容易，可以縮短檢測時間，提升測量
效率。傳統方法測量一個工件，需要卡尺，高度規，OMM,CMM 等測量工具一起才能完成的工作，CAV可以做到95% 以上的替代。CAV 擁有全面的模擬測量工具，如卡尺、投影等；由於是在軟體中針對工件的掃描資料進行分析，因此不受工件的擺放狀態及位置限制，可以根據需要創建創建測量基準，甚至可以在不同的測量基準間靈活切換，便於檢討。
圖：直觀的彩圖測量結果 圖：模擬卡尺
CAV 可以勝任幾乎所有的幾何公差與尺寸（GD&T）測量需求。傳統的CMM 測量GD&T 只是由少數點計算，測量結果會受偶然因素影響。CAV 可以在密集的網格資料上依選取的範圍計算GD&T 數值，結果更加全面真實，GD&T 的測量結果也是視覺化的，可以顯示每一個測量點的狀態。
圖：效率對比曲線
圖1：左圖CAV 測量方式，右為小型斜齒輪的CAV 測量方式
CAV 除了在測量能力方面表現突出，測量效率方面的表現也不俗。為了提升測量效率，最常用的方式就是編寫自動化程式，但是傳統的自動化程式編寫對人員的素質要求較高，而且耗時也比較久。CAV 也是採用程式設計的形式實現自動化，提升測量效率，但是程式設計方式與傳統方式也是有明顯差別的：在製作首件CAV報告的時候，軟體會自動記錄操作員的每一步操作，無需刻意程式設計，當首件CAV 報告完成時，將之存為範本，自動程式也就寫好了，我們將這種方法稱之為Teaching by doing。
以上介紹完CAV 技術， 我們再來看看CAV 技術在MIM 工件品質管控方面的應用。上圖(1) 左圖為筆記本螢幕轉軸絞鏈，MIM 工藝製作，尺寸為10mm*7mm*7mm, 傳統方法測量螺旋角時，需要使用專用檢治具。採用CAV 方式測量，在獲取工件的3D 掃描資料以後，利用環形剖面線對工件進行剖切，然後展開截面，即可測量角度尺寸，詳見圖(2)。沿著曲面做截面，即可確認每一段的R 角，具體過程見圖(3)。
另外一個案例是一個小型斜齒輪，直徑也在8mm 左右，MIM 工藝製作，需要做齒形以及螺旋角確認，傳統方法測量也是需要使用專用檢治具。採用CAV 方式測量，在獲取工件的3D 掃描資料以後，通過曲面比較，可以快速得知齒形變形趨勢，詳見圖(4)。
圖：斷面測量（不用破壞工件）
圖1：左圖CAV 測量方式，右為小型斜齒輪的CAV 測量方式
圖2
圖3
圖4
圖5
利用環形剖面線對工件進行剖切，然後展開截面，即可測量角度尺寸，測量過程詳見圖(5)。CAV 檢測方式在MIM 行業其實已經有很多的應用了，在這裡就不一一列舉了，僅以右圖(6) 幾張CAV 在MIM 工件上的應用作為本檔結束。■
圖6
