Sjekkfixture eller visjonsmåling: 20 000 RMB per fixture versus 50 modeller

Oversikt

Dimensjonsinspeksjon av en stanset eller støpt del utføres vanligvis med en sjekkfixture: en hard målestokk som holder delen i en definert referanseflate og presenterer pinner, blokker og go/no-go-funksjoner for hver kontrollert egenskap. Fixtures er raskt, taktilt og godt forstått av produksjonsteam. De er også dyre per variant, tar permanent opp plass på gulvet og kan ikke måle noe annet enn det de ble bygget for å presentere.

Visjonsmåling utfører den samme oppgaven med kameraer og uten kontakt. Den er langsommere per egenskap på en enkelt del, men samme maskinvare kan reporgrammeres for en annen variant uten ny måleutstyr. Kompromisset handler ikke bare om gammelt versus nytt; det avhenger av hvor mange varianter linja produserer, hvor mange egenskaper som overvåkes, og hvordan nøyaktighetskravet sammenlignes med det som prosessen kan opprettholde.

Big Bird Industrial (tidligere Shimada Big Bird Industrial) har bygget rengjørings- og avfugingsanlegg for bilers drivlinjekomponenter siden 2001, og målingsdiskusjonen her bruker de samme tallene som forekommer i produksjonsspesifikasjonene, ikke laboratorielignende sammenligninger.

1. Hva en kontrollvorform faktisk koster

En enkelt kontrollfiksur for en bilstrukturdel koster vanligvis mellom 20 000 og 200 000 RMB, avhengig av antall funksjoner, referansesystemet og toleransen for selve måleutstyret. Beløpet gjelder per variant. Et program som dekker flere hundre varianter medfører derfor en fiksurkostnad som øker lineært med antallet modeller.

Kostnaden som ikke vises på tilbudet

Hver fiksur krever også et lagringssted og et arbeidsområde. En stor strukturfiksur kan oppta et gulvareal på tre meter gange tre meter eller mer, og en fabrikk som bruker hundrevis av fiksurer trenger et dedisert målerom med regulert temperatur. De gjentakende kostnadene er knyttet til arealbruk, håndtering og periodisk re-sertifisering – ikke kjøpspris – og fortsetter i hele programmets levetid.

Der fiksurer fortsatt er riktig løsning

Fiksturer er sterke der egenskapen er taktil, der inspeksjonen skjer ved linjen av en operatør og der antallet varianter er lite og stabilt. En go/no-go-måler som en operatør kan laste på noen sekunder er fremdeles den mest effektive måten å bekrefte et fåtall kritiske egenskaper på en del med høy volumproduksjon.

2. Hva visjonsmåling faktisk koster

En flerkameravisjonsstasjon er en større enkeltinnkjøp enn én fikstur, men en mindre innkjøp enn settet med fiksturer den erstatter når antallet varianter overstiger en viss terskel. Økonomien avhenger av denne forholdstallet, ikke av den absolutte prisen på noen av alternativene.

Dekning per stasjon

Et enkelt visjonssystem kan programmeres for 50 til 80 bilvarianter, fordi bytte av variant bare innebär å laste en annen inspeksjonsrecept og, der det er nødvendig, et annet feste. Maskinvaren endres ikke. Dette er den egenskapen som gjør sammenligningen ikkelineær: Feste-kostnader øker med antall modeller, mens visjonskostnader øker med antall stasjoner.

Hastighet per funksjon

Et statisk flerkamera-system kan måle ca. 100 funksjonspunkter på 30 sekunder, fordi alle kamerane eksponerer samtidig og ingen mekanisme må bevege seg mellom punktene. En to-kamera-konfigurasjon med en robot som omposisjonerer sensoren er langsommare, i størrelsesorden tre sekunder per punkt. Denne forskjellen er én av grunnene til at statiske flerkamera-oppsett dominerer der syklustiden er stram.

3. Hvor hver metode når sine grenser

Begge metodene har ærlige sviktmoduser, og den nyttige sammenligningen er der hvor hver metode slutter å fungere, snarere enn der hvor hver metode presterer godt.

Synsgrenser

Sterkt reflekterende buede flater gir tilbake spekulariske lysflekker som skjuler kanten som måles, og den vanlige løsningen er å projisere et lasersprekkermønster slik at overflaten får struktur å triangulere fra. Kanter ved brå vinkelendringer gir manglende punkter i den rekonstruerte punktskyen, noe som betyr at en skarp oppstand eller en tett fillet kanskje krever en annen vinkel eller en annen sensor. Ingen av disse begrensningene er en feil med metoden, men begge må tas hensyn til i designet.

Fiksturgrenser

En fikstur måler det den er bygget for å måle. Hvis tegningen endres, blir måleutstyret ubrukelig eller må ombygges. Hvis en ny variant introduseres, trengs en ny fikstur. Når et program løper i år og modellblandingen endres, blir fiksturbestanden en vedlikeholdsbyrde uten restverdi.

4. Problemet med blandede modeller

Blandet modellproduksjon er der sammenligningen vanligvis avgjøres. En linje som produserer et fåtall varianter i høy volum kan rettferdiggjøre en feste per variant. En linje som produserer ti-talls varianter, hver i lavere volum, kan ikke det: målerommet vokser raskere enn produksjonsområdet.

Vision håndterer det blandede tilfellet fordi den marginale kostnaden for neste variant er ingeniørtid, ikke kapital. Denne fordelen blir avgjørende når listen over varianter fortsatt utvides på tidspunktet da utstyret bestilles, noe som er vanlig ved nye energiforskningsprogrammer.

5. Nøyaktighetsbudsjettet som ingen skriver ned

Begge metodene sammenlignes vanligvis med tegningstoleransen, ikke med måleusikkerheten de bidrar med. En egenskap med en toleranse på pluss eller minus 0,5 mm og en måleusikkerhet på 0,1 mm utnytter en femtedel av toleransebandet før prosessen har gjort noe som helst. Den konvensjonelle tommelfingerregelen krever en måleusikkerhet for måleredskapet på en tidel av toleransen; i praksis opererer strukturelle deler ofte ved en fjerdedel, og forskjellen kompenseres gjennom prosesskapabilitetsstudien snarere enn gjennom måleredskapet.

Dette er viktig i sammenligningen fordi de to metodene svikter på ulike måter. En fast monteringsanordning er en mekanisk måleutstyr: usikkerheten er fastlagt ved bygging og endrer seg ikke med overflatekvaliteten til delen, men pinnene og klemmene slites med tiden. Usikkerheten til et visjonssystem avhenger av overflatekvalitet, stabiliteten til belysningen og kalibreringen, og den kan gradvis forverres når lyskildene aldres. Ingen av metodene er automatisk mer nøyaktig; begge krever en gjenkalibreringsperiode som må inkluderes i vedlikeholdsplanen.

Datumsammenheng er den felles avhengigheten

Alle dimensjonelle inspeksjoner avhenger av datumskjemaet, og begge metodene holder delen i en definert orientering for å etablere dette. Når datumpunktene er små, avrundede eller dårlig utformet, kan samme del gi avvik på mer enn toleransen som sjekkes, om den måles på en fast monteringsanordning og på en visjonsstasjon. Dette uoverensstemmelsen skyldes et datumsproblem, ikke et maskinvareproblem, og det lønner seg å løse problemet før noen av metodene kjøpes.

6. En beslutningssekvens

Den praktiske rekkefølgen er å først telle de kontrollerte egenskapene og variantene, deretter sammenligne kostnaden for fastspenningsutstyret med én visjonsstasjon, og til slutt sjekke om nøyaktighetskravet ligger innenfor visjonssystemets kapasitet og om overflatebehandlingen i det hele tatt tillater optisk måling.

Hvis svaret er usikkert, vinner ofte en hybridoppsett: en fastspenning eller en liten måleutrustning for de to eller tre egenskapene som må sjekkes på hver enkelt del ved linjesiden, og en visjonsstasjon for den fullstendige dimensjonale revisjonen med lavere frekvens. Denne inndelingen holder den raske taktilsjekken der den hører hjemme, uten å bygge en måleutrustning for hver enkelt variant.

Ofte stilte spørsmål

Er visjonsmåling like nøyaktig som en CMM?

For de egenskapene som visjonssystemet er utformet for å måle, er avviket fra CMM-resultatet innenfor 0,1 mm, og posisjonsrepeterbarheten på et flerkamerasystem er under 0,1 mm. Det er ikke en generell erstatning for en CMM på alle egenskaper, spesielt ikke for dype boringer og egenskaper som ikke kan sees fra noen kameraposisjon.

Hvor lenge tar det å legge til en ny variant?

Å legge til en variant til en eksisterende visjonsstasjon er en programmeringsoppgave som måles i dager, ikke en innkjøpsoppgave som måles i måneder. Maskinvaren, belysningen og festeutstyret forblir uendret, med mindre den nye delen ligger utenfor stasjonens omfang.

Kan visjon inspisere en del med en svært polert overflate?

Ja, med en annen belysningsstrategi. Å projisere et lasersprekkelmønster gir overflaten en kunstig struktur, noe som gjenoppretter trianguleringen. Uten dette flytter refleksen seg med synsvinkelen, og målingen blir ustabil.

Hva skjer med eksisterende festeutstyr?

Det forblir vanligvis i bruk for kritiske linjesidekontroller og for kundeauditter som krever en taktil metode. Det er sjeldent at det tas ut av drift helt, fordi en skriftlig inspeksjonsstandard ofte nevner måleutstyret ved navn.

Konklusjon

Sammenligningen handler ikke om hvilken metode som er mer avansert. Den handler om hvilken kostnadskurve som gjelder: faste installasjoner skalerer med antall varianter, mens visjonssystemer skalerer med antall stasjoner. Når antallet varianter og antallet egenskaper er kjent, blir svaret aritmetisk i stedet for basert på preferanse.

Der de to metodene er nære hverandre, er en hybridoppsett vanligvis det ærligste svaret, og det er også det som overlever en modellendring uten at inspeksjonsstrategien må forkastes.