Инспекция на клапанната плоча: 79 отвора през цялата дебелина и проблемът с допустимата толерантност

Общ преглед

Плочата за клапан е плоска част с голям брой отвори, всички от които трябва да са на точното място. Частта е малка, броят на отворите е висок, а допустимият диапазон е толкова тесен, че само едно изместено свределно отверстие прави цялата плоча негодна. Ръчната й инспекция е бавна, а инспекцията чрез проби е безсмислена: дефектът е в свреденето, така че всяка плоча е или добра, или не.

Big Bird Industrial (по-рано Shimada Big Bird Industrial) доставя системи за размерна и дефектна инспекция на автомобилни компоненти от 2001 г. Тази статия описва как една 79-отворна плоча се инспектира с един преминаване, защо допустимият диапазон, а не броят на отворите, определя оптическия дизайн, и как се формулират критериите за приемане, които издържат ревизия.

1. Защо броят на отворите определя архитектурата

Плоча с три отвора може да се инспектира с една камера и фиксиращо приспособление. Плоча с седемдесет и девет отвора не може, поради проста причина: полето на зрение, необходимо за виждане на цялата плоча при резолюцията, нужна за измерване на положението на един отвор, е по-голямо от това, което всяка отделна камера може да осигури при такава резолюция.

Практичното решение е станция с няколко камери, която заснема плочата в прилежащи участъци и съединява измерванията в една координатна система. Алтернативата — една камера върху подвижна платформа — осигурява по-висока резолюция, но цената е по-дълго време на цикъл, а времето на цикъл е второто ограничение.

Щом архитектурата е с няколко камери, проблемът с калибрацията става основната инженерна задача. Всяка камера има собствена дисторсия, собствена поза спрямо плочата и собствена несигурност на измерването. Системата е толкова добра, колкото е качеството на съединяването, а съединяването е толкова добро, колкото е качеството на калибрационния артефакт.

2. Какво трябва да се измери за всеки отвор

Три величини са от значение за всяка дупка и те имат различни допуски.

Длъжност

Центърът на дупката спрямо базовите елементи на плочата. Това е допускът, който определя дали плочата ще запечата и дали съответстващата част ще бъде закрепена с болтове.

Диаметър

Измерва се като еквивалентна окръжност или като минимална вписана окръжност, в зависимост от чертежа. Изборът има значение при пробита или просвертана дупка с лек наклон: двете дефиниции могат да се различават повече от допуска.

Форма

Кръглост и наличието на заешини. Дупка, която изпълнява изискванията за положение и диаметър, но има заешини от изходната страна, няма да запечата, а заешините са точно това, което двумерният горен изглед не може да покаже.

3. Допусковата зона определя оптическите характеристики

Правилото е просто и често пренебрегвано: несигурността при измерването трябва да представлява част от допуска, а не част от размера на детайла. Ако допускът за позиция е ±0,05 мм, система с несигурност от 0,03 мм не е пригодна, тъй като ще отхвърля добри детайли и ще приема лоши с еднаква вероятност.

Две от тези изисквания са оптични, а едно — механично. Плоча, която не се задържа равномерно и повтаряемо, ще се премества между калибрирането и измерването, и никакво подпикселно прилагане на ръбове няма да възстанови загубената точност.

4. Време за цикъл: Къде отиват секундите

Инспекцията на 79-те отвора не отнема много време за всеки отделен отвор. Тя отнема време за всяка плоча, а общото време се определя предимно от три фактора: придобиване на изображение, обработка на изображението и манипулация с плочата. Придобиването е ограничено от времето на експозиция и от броя на плочките; обработката зависи от броя на отворите и от сложността на подбирането; манипулацията включва времето, необходимо за зареждане, позициониране и изваждане на плочата.

Практическият инженерски подход е да се наложат тези процеси. Придобиването на втората плочка може да протича, докато първата се обработва, а позиционирането на плочата може да започне още докато тя се движи към крайното си положение. Система, проектирана като строга последователност, ще работи няколко пъти по-бавно от система, проектирана като конвейер, при еднакви хардуерни разходи.

5. Критерии за приемане на плоча с множество отвори

Приемственият тест за размерна инспекция не е демонстрация. Той представлява измерване на системата спрямо известен еталонен обект, повторено достатъчен брой пъти, за да се определи несигурността.

6. Къде тези системи не работят в практиката

Неуспехите рядко са оптични. Фиксатурата, която се износва, ще премести плочата с повече от допуска за една година. Калибрационният артефакт, който се измерва веднъж и след това се съхранява, ще се отклони при промяна на температурата. Осветителната единица, която остарява, ще промени прага на ръба и ще промени измерения диаметър с няколко микрона – което е достатъчно при тесен допуск.

Защитата е график за поддръжка, при който калибрацията, състоянието на фиксатурата и осветлението се третират като разходни материали, а не като задачи за пускане в експлоатация. Система, която се проверява месечно спрямо артефакт, ще се отклони бавно и видимо; система, която се проверява само веднъж, ще се провали безшумно.

7. Когато плочата е част от стек

Плочата на клапана рядко работи самостоятелно. Тя се намира между уплътнителна прокладка, корпус и капак, а от значение са онези отвори, които трябва да съвпаднат през цялата струпана конструкция. Това променя въпроса при инспекцията от „този отвор ли е в допустимите граници?“ към „този отвор ли ще съвпадне с детайла над него?“, а това не са един и същи въпрос.

Практическото следствие е, че отправната точка (датумът) за струпаната сглобка трябва да бъде обща. Ако плочата се измерва спрямо три локализиращи отвора, но сглобката се монтира спрямо външния ръб, двете координатни системи се разминават по време на серийното производство и плочата може да е напълно в допустимите граници, докато струпаната конструкция е изместена.

Мисленето в термини на струпване също променя какво се счита за дефект. Зъбец (бур) от изходната страна на отвор, който е обърнат към уплътнителна прокладка, ще смачка прокладката и ще създаде път за теч, докато същият зъбец, обърнат към отворена кухина, е безвреден. Следователно две идентични плочи могат да имат различни критерии за приемане в зависимост от ориентацията им, а работната станция трябва да знае коя страна е коя.

Накрая, стапянето налагат изискване за равност, което често се пропуска при инспекцията на отделна плоча. Плоча, която е в допустимите отклонения по отношение на всяка дупка, но е извита с една десета милиметър, няма да осигури уплътнение и получената теч ще се припише на уплътнението, а не на плочата. Измерването на равността в същата станция, като плочата е в свободно състояние, затваря тази празнина срещу разхода за още един сензор.

8. Вградена клетка или самостоятелна клетка

Решението за разположението обикновено се взема въз основа на наличното подово пространство, но трябва да се взема въз основа на данни. Вградената станция наследява такта на линията и начините ѝ на работа, което означава никакъв допълнителен труд за зареждане и никаква опашка; самостоятелната клетка може да работи със собствена скорост и може да инспектира детайли от няколко производствени линии, което има значение, когато обемите на производството са неравномерни.

Решаващият фактор е колко части на час изискват размерна сигурност. Ако всяка плоча трябва да се проверява, вградената система е единственият икономически оправдан вариант, тъй като разходите за манипулация вече са покрити. Ако е достатъчно проба от всяка партида, самостоятелна клетка с по-добра фиксира и повече време за всяка част ще осигури по-ниска несигурност при по-ниски разходи.

Практичен хибрид също е често срещан: вградена станция, която измерва критичните няколко характеристики на всяка част, и автономна клетка, която аудитира пълния чертеж на проба. Вградената станция засича отклоненията, автономната клетка потвърждава способността, а нито едната, нито другата изисква компромис.

Често задавани въпроси

Може ли една камера да инспектира всичките 79 отвора?

Само ако допускът е достатъчно голям, така че широко поле на зрение все още разрешава ръба до част от допуска. На практика строгите допуски и високият брой отвори действат в противоположни посоки, което е причината многокамерното стичане да е стандарт.

Винаги ли е по-добро задното осветление за измерване на отвори?

За диаметъра обикновено да, тъй като силуетът дава чиста граница. За заострени ръбове и състоянието на повърхността – не: силуетът скрива всичко по повърхността, затова е необходим втори режим на визуализация, ако трябва да се откриват заострени ръбове.

Колко често системата трябва да се калибрира отново?

Трябва да се проверява през определен интервал спрямо еталонен обект, като повторната калибрация се инициира въз основа на резултата от тази проверка, а не само според календарния интервал.

Може ли същата станция да проверява сглобяването след това?

Да, ако плочата се представя в същия фиксиращ уред и камерата може да види сглобените елементи. Комбинирането на геометрични и сглобителни проверки в една станция спестява стъпка на манипулация, която обикновено е най-голямата отделна времева разхода.

Заключение

Плоча с 79 отвора е проблем на измерването, прикрит като проблем на инспекцията. Броят на отворите определя архитектурата, толерантният диапазон определя оптическата система, а фиксиращият уред определя дали някоя от тях ще издържи една година производство.

Първо посочете несигурността, след това времето за цикъл, а накрая хардуера. Системите, които са построени в този ред, се приемат при първия опит; системите, построени по друг начин, се обсъждат месеци наред.