3D 掃描和基於模型的
定義（MBD）：GD&T 的新面貌3D Scanning and Model-Based Definition:
A New Look at GD&T
該自動化套件可以將 HandySCAN 3D 和MetraSCAN 3D 攜式 3D 掃描器系列轉變為自動化品質控制應用的成熟解決方案。Fanuc CRX-10iA/L 機器人的手臂可以執行功能強大的下翻轉運動，從前面的桌子上拾取零件，並以一個單一、平穩的動作將零件放在後面的桌子上。
許多人都知道 GD&T，但經常錯誤地使用它——經常不正確地設置量測
點並誤用大小規則。
專家表示，3D 掃描工具；尤其是計算機斷層掃描(computed tomography，CT）的品質和可及性(quality and accessibility)不斷提高，為品質控制專家提供了有關他們所查看部件的更多資訊。
這些工具正在改變各行各業設計、製造和檢查產品的方式。軟體公司正在將幾何尺寸和公差 （GD&T） 構建到他們的設計產品中，公司正在轉向數位產品定義(digital product definitions)。這些變化有助於滿足 3D 列印等新製造方法的需求。但它們也帶來了新的問題，尤其是在試圖在全球供應鏈和不同的監管環境中保持標準一致時。
- 3D 掃描和先進檢測方法的興起
3D 掃描引領著 GD&T 的發展方向。“3D掃描技術的進步，特別是在速度和便攜性方面，以及在精度和計量級結果方面，都大大提高了量測複雜零件的準確性和效率，”Ametek 產品管理總監 Jérôme-Alexandre Lavoie 說。這導致了更頻繁和準確的 GD&T 量測，特別是對於以前難以量測的複雜幾何形狀。
專家表示，與傳統方法相比，3D 掃描可以提供更好、更快、更詳細的量測。
“其好處包括比接觸式量測方法實際實現的量測解析度更高，”Oqton 產品經理 Sean Parker 說。Parker 還列出了以下其他好處：
- 縮短了需要 100% 檢查的零件的周期時間
- 能夠自動化並消除操作員錯誤的影響
- 能夠查看和量測封閉體積內部（使用CT），尤其是對組裝部件進行非破壞檢測以分析配適度和功能性
- 更容易對檢測程式進行程式設計，以及改進了對具有挑戰性的形狀的量測等。
這些進步不僅改進了現有流程;他們正在實現全新的品質控制方法。配備 3D 掃描器的機器人可以使用 GD&T 更快、更準確地檢查零件。例如，“使用 GD&T 標註為配備 3D 掃描器的機器人自動程式設計路徑，幫助製造公司解決眾多問題，從而提高生產率，”Lavoie 說。他概述了三個主要好處：
- 速度：配備 3D 掃描器的機器人可以更快、不間斷地工作，即使人員不在場也是如此。
- 工作力分配：工人可以做更重要的工作，例如分析數據以解決問題。
可重複性(Repeatability)：機器人掃描更加一致，從而獲得更好的 GD&T 分
析。
- 向基於模型的定義(Model-Based Definition)的轉變與高級掃描技術興起的同時，人們正在向基於模型的定義 （MBD） 邁進。例如，數位模型與先進的檢測方法相結合，使品質團隊可以通過將零件直接與數位模型進行比較來檢查零件，Discus Software 首席應用工程師 Randy Harris 說。
這種轉變在積層製造(additive manufacturing)中尤為明顯，因為 3D 列印需要對其獨特的形狀進行特殊量測。Parker 說：“像 Surface Profile 這樣的形狀公差被廣泛使用，因為在那裡量測的有機幾何形狀實際上只能使用積層製造經濟
地大規模生產。
註：什麼是基於模型的定義 (MBD)？
所謂的 MBD (Model-Based Definition)，是利用 CAD 軟體中的 3D 模
型來定義個別元件與產品組件的做法。如此一來，模型就能包含幾何尺寸劃分及公差設定 (GD&T)、組件層級物料清單和設計意圖等詳細資訊。(知訊源：PTC Blog在大公司導入以模型為基礎定義(MBD)的秘訣 | PTC (TW))
Harris 解釋了這種方法的普遍性：「GD&T 可以普遍應用於積層製造部件，
因為列印的輸入源是 3D 模型，「Harris說。GD&T 旨在定義與該模型相比可接受的變化，確保零件符合設計規範。因此，GD&T 輪廓功能有助於量測複雜的 3D 列印形狀。“積層製造能夠創建使用傳統量具難以量測的複雜幾何形狀，”Harris 補充道。“這些複雜的形狀可以使用 GD&T 中的輪廓特徵進行有效公差，這些特徵定義了模型的可接受變化。”
向 MBD 的過渡不僅改變了零件的檢測方式;它正在改變整個產品生命週期。Lavoie指出：「基於模型的定義(MBD)正在不斷轉變，其中 GD&T 資訊直接嵌入到 3D CAD 模型中，而不是依賴於傳統的 2D 圖紙。這種方法提高了準確性，減少了歧義，並加強了設計和製造團隊之間的溝通。
- 全球應用挑戰
儘管取得了這些進步，但在不同地區和行業保持 GD&T 合規性仍然很困難。Lavoie概述了幾個問題：地區差異：「不同的地區可能遵循不同的 GD&T 標準，例如美國的 ASME Y14.5 和歐洲和世界其他地區的 ISO標準，“Lavoie 說。這種可變性會導致對公差和規格的混淆和誤解。不同的專業知識水準：「GD&T 培訓、專業知識和繼續教育的水準可能因地區和行業而異，」他解釋說。在某些地區，可能缺乏標準化的培訓計劃，導致 GD&T 的應用和解釋方式不一致。
複雜的供應鏈：「現代製造業通常涉及複雜的全球供應鏈，其零部件來自
多個地區，「Lavoie 說」。“確保所有供應商和合作夥伴的 GD&T 合規性可能具有挑戰性，尤其是在處理不同級別的技術能力和專業知識時。”
Parker 說，擁有兩個相似但不同的標準（ASME 和 ISO）會讓檢驗員感到困惑。他還指出，許多公司仍在使用 2009 年的舊 GD&T 規則，即使存在新的規則。“顯然，擁有兩個在細微差別、表示和計算/量測方法方面不同的相似標準可能具有挑戰性，尤其是在兩個標準都不佔主導地位的領域，而且檢驗員經常在 ASME 和ISO 之間來回切換，”他說。“他還指出，新標準的採用速度很慢，因為”儘管 2009年已經過了第二個十年的一半，但 2009年仍然是對 Y14.5 最廣泛採用的解釋。
- 許多人都知道 GD&T，但經常錯誤地使用
它——經常不正確地設置量測點(setting up measurement points inaccurately )
並誤用大小規則(misusing size rules)。“雖然許多人已經接觸到 GD&T 概念，但
它們的應用仍然存在不一致，尤其是在檢驗實務中，”Harris說。“問題範圍從定義不正確的基準到對修飾符的誤解，例如最大和最小材料條件。”得益於一種新的混合解決方案，便攜式掃描器現在可以輕鬆地用作自動化解決方案，該解決方案結合了協作機器人、數位孿生環境軟體和工作站，可提供自主、靈活且經濟實惠的品質控制體驗。
運動中的精度：先進的自動化技術確保了汽車製造中的卓越品質控制。
- GD&T 的未來
展望未來，專家們看到了塑造 GD&T 未來的幾個趨勢。Lavoie 強調了擴增實境（AR） 和虛擬實境 （VR） 的潛力：“AR工具可以在檢查過程中將 GD&T 資訊疊加到物理部件上，提供視覺指導並提高手動量測的準確性。他還看到了 AR 和 VR 在GD&T 培訓方面的潛力，“説明工程師和技術人員理解複雜的公差概念及其在現實世界中的應用。
Parker 觀察到不同 GD&T 標準之間的趨同程度越來越高：“我們開始看到 ASME Y14.5 和 ISO GPS 開始在某些主題上趨同。例如，2018 年對 Y14.5 的解釋採用了 GPS 的要求，即標記圖案中單個失敗的特徵，例如螺栓孔圓圈，而不是整個圖案失敗。
Harris 預測將向更加數位化的檢測和驗證轉變：「增強現實 （AR） 和虛擬實境（VR） 的使用將會增加，因為它們在設計和檢查階段都提供了增強的 GD&T 解釋可視化。“他還預計虛擬功能量具的使用將增加，並且 CAD、CAM 和 CAE 系統的整合將更加緊密，”串流化 GD&T 在整個產品生命週期中的應用——從初始設計到生產。
Assurance Technologies 的計量和軟體培訓負責人 Dustin Smith 強調了持續教育的重要性：“從全新的團隊成員到高級工程師，我認為應該每年參加一次 GD&T 課程，”他說，“你停止學習的那一刻就是你變得舒適的那一刻。你感到舒服的那一刻就是你不再關心的那一刻。
- 作者介紹
Genevieve Diesing 是 Quality Magazine的特約編輯。在品質雜誌上經常發表有關品質量測、測試、軟體應用等方面專文。
作為一名自由撰稿人，Genevieve Diesing專注於創建高品質的 B2B 醫療保
健內容，有助高管、宣導團體和諮詢公司傳達他們的願景、見解和解決方案。憑藉20年的作家和編輯經驗，Genevieve
Diesing報導了醫療保健行業的廣泛主題和趨勢，從醫院領導和數位化轉型到患者安全和品質改進。
※作者：Genevieve Diesing2024/10/4 知訊源：英文版品質雜誌10月號文章 3D
Scanning and Model-Based Definition:A New Look at GD&T | Quality Magazine
品質力知訊 Qualiability Knowledge News 2024/10/27
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