Βάσεις Πίνακα Οργάνων: Μέτρηση της Θέσης και Επαλήθευση της Συναρμολόγησης σε Μία Σταθμό

Επισκόπηση

Μία βάση πίνακα οργάνων είναι μία εξαρτημάτων συναρμολόγησης που κατασκευάζεται με εκτύπωση και συγκόλληση και υποστηρίζει το ταμπλό, την κολόνα και ένα σύνολο στηριγμάτων αερόσακων. Δεν είναι ένα ακριβές εξάρτημα στην κλασική έννοια του όρου, και παρ’ όλα αυτά προκαλεί ηχητικές διαταραχές («σκρίτσ»), εσφαλμένη στοίχιση και — στη χειρότερη περίπτωση — ένα σύστημα προστασίας επιβατών που δεν ενεργοποιείται στην κατάλληλη θέση.

Η Big Bird Industrial (πρώην Shimada Big Bird Industrial) κατασκευάζει σταθμούς διαστασιακού ελέγχου και ελέγχου συναρμολόγησης για αυτοκινητοβιομηχανικές δομές από το 2001. Το ακόλουθο αποτελεί τη λογική σχεδιασμού ενός σταθμού για βάσεις: γιατί η θέση και η συναρμολόγηση πρέπει να ελέγχονται σε έναν και μόνο κύκλο, πώς το σημείο αναφοράς (datum) καθορίζει τη μέτρηση και πώς να διατυπωθεί ένα κριτήριο που καλύπτει και τα δύο χωρίς να διπλασιάζεται ο χρόνος takt.

1. Δύο ερωτήσεις, ένα εξάρτημα

Ένας συγκρατητήρας πρέπει να απαντήσει σε δύο ερωτήματα προτού τοποθετηθεί σε όχημα. Πρώτον, βρίσκονται οι σημεία στήριξης εκεί όπου αναφέρει το σχέδιο; Αυτό είναι ένα διαστασιακό ερώτημα σχετικά με τη θέση των οπών και την τοποθεσία των επιφανειών. Δεύτερον, έχει κατασκευαστεί ο συγκρατητής σωστά; Αυτό είναι ένα ερώτημα συναρμολόγησης σχετικά με απόντες βίδες, λανθασμένες γλωσσίδες, ανεστραμμένους συγκρατητές και απόντες συγκολλήσεις.

Οι εγκαταστάσεις συνήθως απαντούν σε αυτά σε δύο σημεία: ένα ελεγκτικό εξάρτημα για τη διαστασιακή πλευρά και έναν οπτικό ελεγκτή για την πλευρά της συναρμολόγησης. Η διαχωριστική αυτή προσέγγιση επιφέρει ένα επιπλέον βήμα χειρισμού, ενώ ο χειρισμός αποτελεί το μεγαλύτερο μεμονωμένο κόστος στον περισσότερο ελεγκτικό σταθμό. Δημιουργεί επίσης ένα κενό: ένας συγκρατητής που περνάει το ελεγκτικό εξάρτημα και φτάνει αργά στον οπτικό ελεγκτή είναι ένας συγκρατητής που μπορεί να έχει συναρμολογηθεί λανθασμένα προτού κανείς το προσέξει.

2. Το Σημείο Αναφοράς Είναι Η Μέτρηση

Κάθε αποτέλεσμα διάστασης σε μία βάση αναφέρεται σε ένα σημείο αναφοράς (datum), και οι βάσεις είναι εύκαμπτες. Μία εμπρεσαρισμένη βάση που συγκρατείται σε ένα άκρο θα μετρηθεί διαφορετικά από την ίδια βάση όταν συγκρατείται στο άλλο άκρο. Δεν πρόκειται για πρόβλημα κάμερας· είναι πρόβλημα στερέωσης (fixture), και κυριαρχεί στην αβεβαιότητα της μέτρησης.

Η πρακτική αρχή είναι να αναπαραχθεί το σημείο αναφοράς (datum) που υποθέτει το σχέδιο, όχι αυτό που είναι βολικό να συγκρατηθεί. Εάν το σχέδιο καθορίζει τρεις οπές προσανατολισμού ως πρωτεύον σημείο αναφοράς, το σύστημα στερέωσης πρέπει να προσανατολίζεται σε αυτές τις τρεις οπές, με αυτήν τη σειρά, και με επαναλήψιμη δύναμη σύσφιξης.

Μία δεύτερη αρχή είναι η εξής: να μετράται το εξάρτημα στην ελεύθερη κατάσταση που θα βρίσκεται στό όχημα, όταν το σχέδιο το επιτρέπει. Μία βάση που μετράται ενώ είναι συγκρατημένη και στη συνέχεια επανέρχεται στην αρχική της μορφή μετά την αποσύσφιξη θα περάσει τον έλεγχο ποιότητας, αλλά θα αποτύχει στη γραμμή συναρμολόγησης.

3. Τι μετράει ο Σταθμός Όρασης

Το διαστασιακό περιεχόμενο μιας σταθμού βραχίονα αποτελεί συνήθως μια σύντομη λίστα: θέση οπής σε δύο άξονες, διάμετρος οπής, σχετική θέση δύο επιφανειών στήριξης και ύπαρξη συγκολλημένων σπειρωμάτων στο σωστό ύψος.

Παρατηρήστε ότι δύο από τις τέσσερις μεθόδους είναι εκτός επιπέδου. Μια καθαρά δισδιάστατη σταθμός μπορεί να μετράει πολύ καλά τις οπές, αλλά δεν μπορεί καθόλου να μετράει το ύψος των σπειρωμάτων· γι’ αυτόν τον λόγο οι σταθμοί βραχίονα είναι συνήθως υβριδικοί: μια 2D κάμερα για τη θέση και ένας αισθητήρας 3D ή λέιζερ προφίλ για το ύψος.

4. Το μισό του κύκλου που αφορά τη συναρμολόγηση

Η επαλήθευση συναρμολόγησης σε μία βάση είναι ένα πρόβλημα ταξινόμησης με μικρό αριθμό κλάσεων: παρούσα ή απών, σωστή ή λανθασμένη παραλλαγή, σωστή ή ανεστραμμένη προσανατολισμός. Καθεμία από αυτές είναι ευκολότερη από ένα επιφανειακό ελάττωμα, αλλά δυσκολότερη από ό,τι φαίνεται, επειδή ο φωτισμός που καθιστά την άκρη μίας οπής ευκρινή συχνά καθιστά αόρατο ένα μαύρο πλαστικό κλιπ.

Η λειτουργική προσέγγιση είναι μία αφιερωμένη εικόνα για κάθε χαρακτηριστικό, αντί για μία μόνο εικόνα επισκόπησης. Ένα απών πείρο είναι προφανές σε μία εγγύς λήψη και αμφίβολο σε μία ευρεία λήψη· μία ανεστραμμένη βάση είναι προφανής σε μία ευρεία λήψη και αόρατη σε μία εγγύς λήψη. Οι σταθμοί πολλαπλών θεώρησεων υπάρχουν επειδή και τα δύο ερωτήματα τίθενται για το ίδιο εξάρτημα.

Η αναγνώριση παραλλαγής αξίζει ξεχωριστή αναφορά. Σε μία γραμμή με ανάμεικτες παραλλαγές, δύο βάσεις που διαφέρουν μόνο κατά ένα συγκολλημένο παξιμάδι θα φαίνονται ταυτόσημες σε ένα μοντέλο που εκπαιδεύτηκε στο συνολικό σχήμα. Ο αξιόπιστος τρόπος είναι να επικεντρωθεί κανείς στο χαρακτηριστικό που διαφέρει, όχι στο περίγραμμα.

5. Διατήρηση σταθερού χρόνου κύκλου

Μια σταθμός που προσθέτει ελέγχους συναρμολόγησης σε ελέγχους διαστάσεων θα διπλασιάσει τον κύκλο λειτουργίας του, εκτός αν σχεδιαστεί ως παράλληλη διαδικασία. Η τεχνική είναι απλή: εκθέστε και επεξεργαστείτε κάθε προοπτική ανεξάρτητα, επικαλύψτε την απόκτηση με την επεξεργασία και διατηρήστε τον αριθμό των κινήσεων του ρομπότ στο ελάχιστο που επιτρέπει το πεδίο όρασης.

Για έναν συγκρατητή, ο ρεαλιστικός χρόνος είναι μερικά δευτερόλεπτα ανά προοπτική και συνολικός κύκλος μεταξύ δέκα και είκοσι δευτερολέπτων, συμπεριλαμβανομένης της χειριστικής. Ένας σταθμός που αναφέρει τριάντα δευτερόλεπτα είναι συνήθως ακολουθιακός, όχι οπτικός.

6. Κριτήρια Αποδοχής Για Συνδυασμένο Σταθμό

Επειδή ο σταθμός απαντά σε δύο διαφορετικά ερωτήματα, χρειάζεται δύο διαφορετικά κριτήρια. Η συγχώνευσή τους σε ένα ενιαίο ποσοστό επιτυχίας κρύβει ποιο από τα δύο μισά αποτυγχάνει.

7. Τι αλλάζει όταν συγκολλάται το βραχίονας

Οι περισσότεροι βραχίονες είναι συναρμολογήσεις με συγκόλληση, όχι μονοκόμματα εμβολοπλαστικά. Η συγκόλληση αλλάζει το πρόβλημα του ελέγχου με τρεις τρόπους: προσθέτει χαρακτηριστικά που πρέπει να επαληθευτούν, προκαλεί παραμόρφωση που μετακινεί το σημείο αναφοράς (datum) και αφήνει σπινθήρες (spatter), τους οποίους ένα μοντέλο εντοπισμού ελαττωμάτων θα εντοπίσει ευχαρίστως ως επιφανειακά ελαττώματα.

Ο έλεγχος των συγκολλήσεων αποτελεί μια ξεχωριστή, μικρή ειδικότητα. Μια συγκόλληση μπορεί να λείπει, να είναι πολύ σύντομη, να βρίσκεται σε λάθος θέση ή να είναι πορώδης· ωστόσο, μόνο οι δύο πρώτες περιπτώσεις εντοπίζονται αξιόπιστα από μια δισδιάστατη κάμερα. Το μήκος και η θέση της συγκόλλησης μπορούν να μετρηθούν από το περίγραμμά της· η πορώδης δομή και η διείσδυση απαιτούν είτε τρισδιάστατο προφίλ είτε καταστροφικό έλεγχο. Ο σταθμός πρέπει να δηλώνει ποιο από αυτά ελέγχει, διότι μια προδιαγραφή που αναφέρει «έλεγχος συγκόλλησης» χωρίς περαιτέρω διευκρίνιση δεν αποτελεί πραγματική προδιαγραφή.

Η παραμόρφωση είναι το λιγότερο ενοχλητικό πρόβλημα. Ένα συγκολλημένο βραχίονας επανέρχεται μετά την απελευθέρωσή του, και το μέγεθος αυτής της επανόδου εξαρτάται από τη θερμική είσοδο και τη σειρά των συγκρατητών. Δεδομένου ότι το σχέδιο υποθέτει μια ονομαστική μορφή, η μέτρηση πρέπει είτε να αναπαράγει τη συνθήκη συναρμολόγησης είτε να αποδέχεται μια ευρύτερη ταινία για τα χαρακτηριστικά που επηρεάζονται από την επανόδου. Οι εγκαταστάσεις που αγνοούν αυτό το γεγονός τελικά επικεντρώνονται στους συγκρατητές αντί για τις συγκολλήσεις.

Το σπινθήρισμα αποτελεί κίνδυνο ταξινόμησης, όχι μέτρησης. Μια σταγόνα σπινθήρισματος και μια ενσοβάρυνση φαίνονται παρόμοιες σε γκρίζα κλίμακα· διαφέρουν ωστόσο στο ύψος και στην οξύτητα των ακμών. Μια εικόνα με μονή υψομετρική διάσταση θα τις συγχέει, και αυτή η σύγχυση εμφανίζεται συνήθως ως ποσοστό ψευδών απορρίψεων που κανείς δεν μπορεί να εξηγήσει. Μια δεύτερη οπτική γωνία, ακόμα και μια χοντρή, διαχωρίζει αυτές τις δύο κατηγορίες με χαμηλό κόστος.

8. Το Υπόβαθρο Κόστους του Σταθμού

Μια σταθμός ελέγχου δικαιολογείται συνήθως σε σύγκριση με ένα ελεγκτικό πρότυπο και έναν ελεγκτή. Αυτή η σύγκριση είναι ατελής, επειδή λαμβάνει υπόψη το πρότυπο αλλά όχι τις εκατοντάδες πρότυπα που απαιτεί μια γραμμή με ανάμεικτα προϊόντα, και λαμβάνει υπόψη τον ελεγκτή αλλά όχι τον βρόχο επανεργασίας που δημιουργείται από μια καθυστερημένη ανίχνευση.

Το ειλικρινές μοντέλο περιλαμβάνει τέσσερις γραμμές: πρότυπα που αποφεύγονται, εργατικό δυναμικό που απαλείφεται, διαφυγές που προλαμβάνονται και κόστος αλλαγής παραγωγής. Οι δύο πρώτες είναι εύκολο να ποσοτικοποιηθούν σε μια επιχειρησιακή αιτιολόγηση· οι δύο τελευταίες είναι εκείνες που καθορίζουν εάν το έργο θα επιβιώσει μιας επιθεώρησης δύο χρόνια αργότερα.

Η αλλαγή παραγωγής αξίζει ξεχωριστή γραμμή, επειδή είναι εκεί που οι συνδυασμένοι σταθμοί αποτυγχάνουν εμπορικά. Ένας σταθμός που χρειάζεται μια βάρδια για να αλλάξει από ένα είδος στηρίγματος σε άλλο θα λειτουργεί μόνο με ένα είδος, και η ευελιξία που τον δικαίωνε εξαφανίζεται. Τα κοινά σημεία τοποθέτησης και τα εργαλεία γρήγορης αντικατάστασης δεν είναι πολυτέλειες· είναι αυτά που καθιστούν την επένδυση πραγματική.

Συχνές Ερωτήσεις

Μπορεί ένα ελεγκτικό πρότυπο να αντικατασταθεί ένα προς ένα;

Συνήθως ναι για τη θέση και τη διάμετρο, με μία προϋπόθεση: το σχήμα προσανατολισμού του εξαρτήματος πρέπει να αναπαραχθεί. Η όραση δεν εξαλείφει την ανάγκη για ένα αναφορικό σημείο· απλώς εξαλείφει την ανάγκη για ένα φυσικό γαύμα για κάθε χαρακτηριστικό.

Πόσες κάμερες χρειάζεται ένας βραχίονας;

Αρκετές για να καλύψουν και τις δύο επιφάνειες και το πεδίο των βιδών με την απαιτούμενη ανάλυση. Τέσσερις έως έξι είναι συνήθης περίπτωση για έναν πλήρη βραχίονα· λιγότερες, αν μόνο μία επιφάνεια φέρει χαρακτηριστικά.

Τι γίνεται με τα εύκαμπτα εξαρτήματα που κινούνται όταν απελευθερωθούν;

Μετρήστε στην κατάσταση απελευθέρωσης, ή ορίστε ρητά την κατάσταση σύσφιξης στο σχέδιο. Μια μέτρηση χωρίς δηλωμένη κατάσταση δεν είναι επαναλήψιμη.

Χρειάζεται η αναγνώριση παραλλαγών εμβάθυνσης με μάθηση βαθιάς νευρωνικής δικτύωσης;

Όχι απαραιτήτως. Αν το διαφοροποιητικό χαρακτηριστικό είναι γεωμετρικό, η κλασική μέτρηση είναι πιο ανθεκτική. Η μάθηση βαθιάς νευρωνικής δικτύωσης δικαιολογείται όταν η διαφορά είναι κειμενική ή κοσμητική.

Συμπέρασμα

Μία σταθμός με αγκύλες είναι ένας συμβιβασμός μεταξύ δύο ερωτήσεων που τίθενται για το ίδιο εξάρτημα στο ίδιο λεπτό. Η συνδυασμένη τους τοποθέτηση εξοικονομεί χειρισμό και κλείνει το κενό μεταξύ της διαστασιακής έγκρισης και της επαλήθευσης συναρμολόγησης· η διατήρησή τους χωριστά στα κριτήρια αποδοχής διασφαλίζει ότι ο σταθμός παραμένει αντικειμενικός ως προς το ποιο μισό αποτυγχάνει.

Η σειρά σχεδιασμού που λειτουργεί είναι: πρώτα το σημείο αναφοράς (datum), στη συνέχεια η οπτική, στη συνέχεια η παραλληλία και τέλος τα κριτήρια. Αν αντιστραφούν οποιαδήποτε δύο, ο σταθμός θα υποστεί επανεργασία κατά την εγκατάσταση.