बड़े भाग, कड़ी सहिष्णुता: ५०० से २००० मिमी तक का आयामी निरीक्षण

अवलोकन

बड़े भागों के मामले में छोटे भागों की जाँच पर आधारित मान्यताएँ अमान्य हो जाती हैं। एक ५०० मिलीमीटर ब्रैकेट और एक २००० मिलीमीटर फ्रेम के लिए ड्रॉइंग के नियम समान होते हैं, लेकिन भौतिकी अलग होती है: दृश्य क्षेत्र का विस्तार रिज़ॉल्यूशन की तुलना में तेज़ी से होता है, फिक्सचर भाग के स्वयं के भार के अधीन विक्षेपित हो जाता है, और कमरे का तापमान एक मापन चर बन जाता है।

बिग बर्ड इंडस्ट्रियल (पूर्व में शिमाडा बिग बर्ड इंडस्ट्रियल) २००१ से वाहन संरचनाओं और पावरट्रेन घटकों के लिए आयामी निरीक्षण प्रणालियाँ प्रदान कर रही है। इस लेख में बड़े भागों की जाँच को नियंत्रित करने वाली चार सीमाएँ — दृश्य क्षेत्र, स्टिचिंग, तापीय व्यवहार और डेटम स्थिरता — और प्रत्येक के लिए हार्डवेयर के चयन को कैसे प्रभावित करना, शामिल हैं।

व्यावहारिक परिणाम यह है कि बड़े भागों की प्रणालियाँ कभी भी छोटे भागों की सेल का बड़ा संस्करण नहीं होतीं। वे एक अलग वास्तुकला होती हैं, जो आमतौर पर फोटोग्रामेट्री, स्ट्रक्चर्ड लाइट और प्रोबिंग का संकर रूप होती है।

१. दृश्य क्षेत्र बनाम रिज़ॉल्यूशन

एकल कैमरा जो दो मीटर को कवर करता है, उसका रिज़ॉल्यूशन सबसे अधिक तो प्रति पिक्सेल कुछ भिन्नात्मक मिलीमीटर में मापा जाता है। यदि सहनशीलता (टॉलरेंस) ±०.२ मिलीमीटर है, तो यह रिज़ॉल्यूशन सीमांत है; और यदि सहनशीलता ±०.०५ मिलीमीटर है, तो यह बेकार है।

गणित दयाशून्य है: प्रति मिलीमीटर पिक्सेल सेंसर की चौड़ाई के साथ रैखिक रूप से बढ़ते हैं और क्षेत्र की चौड़ाई के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। समान सेंसर के साथ चार गुना चौड़ाई को कवर करने पर रिज़ॉल्यूशन एक-चौथाई हो जाता है। इसे पार करने के लिए कोई ऑप्टिकल चाल नहीं है, जिसी कारण बड़े भागों के प्रणालियाँ कैमरा या भाग को हिलाती हैं, या कई कैमरों का उपयोग करती हैं।

कैमरा को हिलाना सबसे सामान्य समाधान है, लेकिन यही सबसे अधिक त्रुटि भी लाता है, क्योंकि प्रत्येक गति को मापा या कैलिब्रेट किया जाना आवश्यक है। भाग को हिलाना अक्सर और भी खराब होता है: दो मीटर का फ्रेम भारी होता है, और प्रत्येक घूर्णन एक नई स्थापना त्रुटि लाता है।

२. स्टिचिंग एक माप है, एक मोंटाज नहीं।

जब कई छवियों को एक ही निर्देशांक प्रणाली में संयोजित किया जाता है, तो परिणाम की गुणवत्ता केवल उनके बीच की संरेखण गुणवत्ता पर निर्भर करती है। इसके लिए दो दृष्टिकोण प्रमुख हैं।

यांत्रिक संदर्भन

कैमरा एक कैलिब्रेटेड मंच पर स्थित होता है और इसकी स्थिति एन्कोडर्स से ज्ञात होती है। यह सटीकता मंच पर, उसकी सीधीपन पर और उसकी तापीय स्थिरता पर निर्भर करती है। यह भविष्यवाणी योग्य और ऑडिट करने योग्य है, लेकिन बड़ी यात्रा दूरियों के लिए यह महंगा है।

फोटोग्रामेट्रिक संदर्भन

भाग पर या उसके आसपास कोडित लक्ष्य स्थापित किए जाते हैं, और कैमरा की स्थिति उनसे निर्धारित की जाती है। यह सटीकता लक्ष्यों के वितरण और दृश्यों की संख्या पर निर्भर करती है, और यदि ज्यामिति कमजोर है तो बड़े लक्ष्य क्षेत्र के मध्य में यह कमजोर हो जाती है।

दोनों विधियों के लिए सत्यापन के लिए एक कृत्रिम वस्तु की आवश्यकता होती है। दो मीटर की कृत्रिम वस्तु स्वयं एक मेट्रोलॉजी परियोजना है: इसे स्थिर होना चाहिए, कैलिब्रेट किया गया होना चाहिए, और इसे कहीं ऐसे स्थान पर संग्रहित किया जाना चाहिए जहाँ इसका उपयोग के बीच में स्थानांतरण न हो।

3. तापमान माप का एक अंग है

इस्पात लगभग ग्यारह प्रति मिलियन प्रति डिग्री की दर से फैलता है। दो मीटर के एक भाग पर, पाँच डिग्री के परिवर्तन से कोई विशेषता लगभग एक दसवें मिलीमीटर तक विस्थापित हो जाती है — जो सहिष्णुता के समान कोटि का है। एल्यूमीनियम के लिए यह संख्या लगभग दोगुनी होती है।

इसीलिए बड़े भागों के निरीक्षण कक्षों का तापमान नियंत्रित रखा जाता है, और मापन से पहले भाग को समान तापमान प्राप्त करने के लिए पर्याप्त समय दिया जाता है। मशीनिंग लाइन से सीधे लिया गया भाग तापीय प्रवणता वहन करता है, और यह प्रवणता ज्यामिति के साथ-साथ माप को भी विकृत कर देती है।

व्यावहारिक दृष्टिकोण यह है कि मापन के समय भाग के तापमान को दर्ज किया जाए और जहाँ सामग्री ज्ञात हो, वहाँ एक संकल्पना मॉडल का उपयोग किया जाए। बिना इस रिकॉर्ड के, परिणामों में परिवर्तन को कक्ष के परिवर्तन से अलग नहीं किया जा सकता।

४. फिक्सचर अत्यधिक विक्षेपित होता है

एक फिक्सचर पर एक बड़ा हिस्सा उस फिक्सचर को लोड करता है। स्टील के फ्रेम अपने भार के तहत मुड़ जाते हैं, और एक फिक्सचर जिसे सपोर्ट्स पर दृढ़ता के लिए डिज़ाइन किया गया हो, फिर भी बीच में झुक सकता है। डेटम झुकाव के साथ स्थानांतरित हो जाता है, और माप एक ऐसे हिस्से की रिपोर्ट करता है जो टॉलरेंस के भीतर है, लेकिन डेटम वहाँ नहीं है जहाँ ड्रॉइंग मानती है।

तीन तकनीकें सहायता करती हैं। हिस्से को उन बिंदुओं पर सपोर्ट करें जिन्हें ड्रॉइंग में निर्दिष्ट किया गया है, जो अक्सर तीन बिंदुओं के अतिरिक्त दो और होते हैं, बजाय कि किसी सुविधाजनक स्थान पर। निश्चित अंतराल पर हिस्से को हटाकर फिक्सचर का मापन करें, ताकि झुकाव एक ज्ञात मात्रा हो। और एक स्कैनिंग दृष्टिकोण को प्राथमिकता दें जो अलग-अलग बिंदुओं के सेट के बजाय पूरी सतह को कैप्चर करे, क्योंकि पूरी सतह के आँकड़े झुकाव के पैटर्न को सीधे दिखाते हैं।

५. तकनीक का चयन

बड़े हिस्सों के लिए महत्वपूर्ण तीन प्रकार की तकनीकों की अलग-अलग ताकतें होती हैं, और अधिकांश वास्तविक प्रणालियाँ उनका मिश्रण करती हैं।

एक सामान्य वास्तुकला में वैश्विक फ्रेम स्थापित करने के लिए फोटोग्रामेट्री का उपयोग किया जाता है, रूप डेटा की आवश्यकता वाली सतहों के लिए संरचित प्रकाश, और संदर्भ के रूप में अवसरवादी स्पर्श जाँच। यह संयोजन किसी भी एकल विधि से अधिक सटीक है और ऑडिट में इसका बचाव करना आसान है।

६. चक्र समय और ऑनलाइन संभवता

बड़े भागों का निरीक्षण अक्सर ऑफलाइन किया जाता है क्योंकि माप धीमा होता है और प्रति घंटा भागों की संख्या कम होती है। यह एक डिज़ाइन विकल्प है, कोई कानून नहीं: यदि विशेषताओं की संख्या कम है और चक्र बजट पर्याप्त है, तो ऑनलाइन स्टेशन काम कर सकता है।

निर्णय नियम निरीक्षण समय की तुलना टैक्ट से करना है। यदि निरीक्षण का समय टैक्ट से अधिक लगता है, तो समानांतर लेन के बिना स्टेशन ऑनलाइन नहीं हो सकता, और समानांतर लेन लागत को उतनी तेज़ी से बढ़ाते हैं जितनी वे उत्पादन को बढ़ाते हैं।

7. सत्यापन और विस्थापन

एक बड़े-भाग वाले प्रणाली का विस्थापन उन कारणों से होता है जिन्हें एक छोटी सेल कभी नहीं देखती: कमरे का तापमान बदल जाता है, वस्तु स्वयं हिल जाती है, और चरण मीटर के बजाय मिलीमीटर में पहन जाता है। सत्यापन को उन समय स्थिरांकों के आधार पर निर्धारित किया जाना चाहिए, न कि किसी सामान्य मासिक नियम के आधार पर।

कार्ययोग्य पैटर्न एक स्थिर वस्तु पर दैनिक छोटी जाँच, एक संदर्भ भाग पर साप्ताहिक व्यापक जाँच, और चरण ज्यामिति सहित वार्षिक पुनः कैलिब्रेशन है। दैनिक जाँच एक टकराए गए कैमरे को पकड़ती है; वार्षिक जाँच एक धीमी वर्गता के नुकसान को पकड़ती है जिसे कोई एकल-भाग माप नहीं दिखा सकता।

जाँच के परिणामों को एक प्रवृत्ति के रूप में दर्ज करना ही सत्यापन को भविष्यवाणी में बदल देता है। छह महीनों में बार-बार बढ़कर बीस से चालीस माइक्रोमीटर तक पहुँच जाने वाली पुनरावृत्ति की संख्या, तब तक एक रखरखाव संकेत है जब तक कि वह अस्वीकृति नहीं बन जाती।

८. रोबोट, गैंट्री या स्थिर रिग

तीन तंत्र एक सेंसर को एक बड़े भाग पर ले जाते हैं, और चयन मुख्य रूप से कवरेज पैटर्न पर निर्भर करता है। एक रोबोट अपनी पहुँच के भीतर लचीला होता है और उससे आगे जाने के लिए उसे एक रेल की आवश्यकता होती है। एक गैंट्री एक आयताकार आयतन को भरता है और भारी होता है। कई कैमरों वाली एक स्थिर रिग में कोई गतिशील भाग नहीं होता और न ही कोई गतिशील त्रुटि होती है, लेकिन इसके लिए प्रत्येक दृश्य के लिए हार्डवेयर की आवश्यकता होती है।

एक आयाम में बड़े भागों के लिए, रेल-माउंटेड रोबोट आमतौर पर सबसे अच्छा संतुलन होता है: रेल यात्रा प्रदान करती है, और भुजा कोण प्रदान करती है। दो आयामों में बड़े भागों के लिए, गैंट्री या स्थिर रिग बेहतर स्केल करते हैं।

जो भी विकल्प चुना जाए, कैलिब्रेशन को केवल कैमरा नहीं, बल्कि यांत्रिकी को भी शामिल करना होगा। एक रोबोट जिसकी कलाई पर सटीकता एक दसवीं मिलीमीटर है, दो मीटर लंबे भाग के सिरे पर उतनी सटीक नहीं होगी, जब तक कि उसका काइनेमैटिक मॉडल उस दूरी पर एक कृत्रिम वस्तु के आधार पर सत्यापित नहीं किया गया हो।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या एक २००० मिमी के भाग को ऑनलाइन मापकर ०.१ मिमी की सटीकता प्राप्त की जा सकती है?

हाँ, लेकिन केवल कुछ सीमित सुविधाओं के लिए, जहाँ कैमरा व्यवस्था स्थिर हो और फिक्सचर स्थिर हो। यह सटीकता केवल सेंसर से नहीं, बल्कि व्यवस्था और कैलिब्रेशन से प्राप्त होती है।

क्या टारगेट्स को भाग से जोड़ना आवश्यक है?

विधि के आधार पर या तो भाग या फिक्सचर से। फिक्सचर पर लगाए गए टारगेट्स को संचालित करना आसान होता है, लेकिन वे भाग के विकृति को नहीं पकड़ते; भाग पर लगाए गए टारगेट्स विकृति को पकड़ते हैं, लेकिन हैंडलिंग की जटिलता बढ़ा देते हैं।

एक बड़ी कृत्रिम वस्तु को कितनी बार पुनः कैलिब्रेट करने की आवश्यकता होती है?

इसकी आवृत्ति सटीकता की आवश्यकता और इसके कितनी बार स्थानांतरित किए जाने पर निर्भर करती है। एक संग्रहित कृत्रिम वस्तु जो कभी नहीं हिलती, धीरे-धीरे अपनी सटीकता खो देती है; जबकि एक परिवहन के दौरान ले जाई जाने वाली वस्तु की प्रत्येक उपयोग से पहले सत्यापन आवश्यक होता है।

क्या तापीय संकल्पना विश्वसनीय है?

यह तभी विश्वसनीय है जब पदार्थ और प्रवणता के बारे में जानकारी हो, जो उत्पादन फ़्लोर पर दुर्लभ ही होती है। एक नियंत्रित कमरे में मापन, अनियंत्रित कमरे में संकल्पना की तुलना में अधिक विश्वसनीय है।

निष्कर्ष

बड़े भागों का निरीक्षण एक मापन विज्ञान समस्या है जिसके चारों ओर स्वचालन का आवरण है। दृश्य क्षेत्र संकल्प निर्धारित करता है, स्टिचिंग सटीकता निर्धारित करती है, तापमान पुनरावृत्तिक्षमता निर्धारित करता है, और फ़िक्सचर यह निर्धारित करता है कि क्या इनमें से कोई भी शिफ्ट के दौरान बना रहता है।

जो प्रणालियाँ काम करती हैं, वे संकर प्रणालियाँ हैं जिनका कैलिब्रेशन कृत्रिम वस्तुओं के खिलाफ किया गया है, और जो स्पष्ट रूप से बताती हैं कि कौन-सी विशेषताएँ ऑनलाइन मापी जाती हैं और कौन-सी ऑफ़लाइन ऑडिट की जाती हैं। जो प्रणालियाँ विफल होती हैं, वे एकल सेंसर और एकल संख्या का वादा करती हैं, लेकिन न तो सेंसर और न ही संख्या प्रदान करती हैं।