Podstavki za instrumente na plošči: merjenje položaja in preverjanje sestave na enem delovnem mestu

Pregled

Nosilec instrumentne plošče je izdelana in zvarjena sestava, ki nosi nadzorno ploščo, stolp in nabor pritrdilnih mest za zračne blazine. Ni natančna sestavna enota v klasičnem smislu in kljub temu povzroča pikajoče zvoke, nepravilno poravnavo in – v najhujšem primeru – varnostni sistem za potnike, ki se ne sproži na mestu, kjer bi moral.

Big Bird Industrial (nekdanja Shimada Big Bird Industrial) gradi meritvene in sestavne kontrolne postaje za avtomobilske konstrukcije že od leta 2001. Spodaj je opisan način oblikovanja kontrolne postaje za nosilce: zakaj sta pozicioniranje in sestava združeni v enem ciklu, kako referenčna točka določa meritev in kako zapisati merilni kriterij, ki pokrije obe funkciji brez podvojitve takt časa.

1. Dve vprašanji, ena sestavna enota

Nosilec mora pred vgradnjo v vozilo odgovoriti na dve vprašanji. Prvič, ali so priključne točke tam, kjer jih navaja risba? To je dimenzijsko vprašanje glede položaja lukenj in površin. Drugič, ali je nosilec pravilno sestavljen? To je vprašanje sestave glede manjkajočih vijakov, napačnih sponk, obrnjenih nosilcev in manjkajočih varjenj.

Tovarne običajno na ta vprašanja odgovorijo na dveh mestih: z meritveno napravo za dimenzijsko preverjanje in z vizualnim pregledovalcem za preverjanje sestave. Ločitev teh dveh funkcij pomeni dodatno ročno obravnavo, ki predstavlja največjo posamično stroškovno postavko na večini kontrolnih mest. Prav tako ustvari vrzel: nosilec, ki uspešno prestane preverjanje z napravo, a pozno pride do vizualnega pregledovalca, se lahko napačno sestavi, preden to kdo opazi.

2. Referenčna točka je meritev

Vsak rezultat meritve na nosilcu je relativno glede na referenčno točko, nosilci pa so fleksibilni. Stisnjen nosilec, pritrjen na enem koncu, se meri drugače kot isti nosilec, pritrjen na drugem koncu. To ni težava s kamero, temveč težava s pripravkom in določa negotovost meritve.

Praktično pravilo je, da se reproduce referenčna točka, ki jo predvideva risba, ne pa tista, ki je najprimernejša za pritrditev. Če risba določa tri lokacijske luknje kot primarno referenčno točko, mora pripravek lokacijo izvesti na teh treh luknjah, v tem vrstnem redu in z ponovljivo silo pritiskanja.

Sledi še drugo pravilo: del naj se meri v prostem stanju, v katerem bo prisotno v vozilu, kadar to dovoljuje risba. Nosilec, ki se meri med pritiskanjem in nato po sprostitvi odskoči nazaj, bo uspešno prestal pregled, a spodletel na sestavljalni liniji.

3. Kaj meri vizualna postaja

Dimenzijska vsebina postaje za držalke je običajno kratek seznam: položaj lukenj na dveh oseh, premer lukenj, relativni položaj dveh montažnih površin ter prisotnost zvarjenih vijakov na pravi višini.

Opomba: dve od štirih meritev sta izven ravnine. Čisto dvodimenzionalna postaja lahko zelo natančno meri luknje, vendar sploh ne more meriti višine vijakov; zato so postaje za držalke običajno hibridne: 2D kamera za določanje položaja in 3D senzor ali laserji profil za določanje višine.

4. Montažna polovica cikla

Preverjanje sestave na vzmetni podpori je klasifikacijski problem z majhnim številom razredov: prisotno ali odsotno, pravilna ali napačna izvedba, pravilna ali obrnjena orientacija. Vsak od teh primerov je lažji od ugotavljanja površinske napake, a težji, kot se zdi, saj osvetlitev, ki naredi rob luknje ostro opaznega, pogosto naredi črn plastični klip neopaznega.

Delovni pristop temelji na posamezni sliki za vsako značilnost namesto na eni splošni sliki. Manjkajoči vijak je očiten na približani sliki in dvoumen na širokem planu; obrnjena vzmetna podpora je očitna na širokem planu in neopazna na približani sliki. Večkotne postaje obstajajo zato, ker se obema vprašanjema postavi isti del.

Prepoznavanje različic zasluži posebno omenitev. Na mešani proizvodni liniji bosta dve vzmetni podpori, ki se razlikujeta le po eni zvarjeni matici, izgledali identični modelu, ki je bil usposobljen na osnovi skupne oblike. Zanesljiv način je osredotočiti se na značilnost, ki se razlikuje, ne pa na silhueto.

5. Ohranjanje stalnega časa cikla

Postaja, ki dodaja preverjanja sestave k dimenzionalnim preverjanjem, podvoji svoj cikel, razen če je zasnovana kot vzporedna cevovodna linija. Tehnika je preprosta: posamezne pogleda izpostavimo in jih obdelamo neodvisno, pridobivanje prekrivamo z obdelavo ter število gibanj robota zmanjšamo na najmanjše možno glede na vidno polje.

Pri nosilcu je realističen časovni okvir nekaj sekund na posamezen pogled, skupni cikel pa traja od deset do dvajset sekund, vključno z rokovanjem. Postaja, ki priporoča triindvajset sekund, je običajno zaporedna, ne optična.

6. Kriteriji sprejemljivosti za združeno postajo

Ker postaja odgovarja na dva različna vprašanja, potrebuje tudi dva različna kriterija. Če ju združimo v eno stopnjo uspešnosti, ostane nejasno, katera polovica ne izpolnjuje zahtev.

7. Kaj se spremeni, ko je nosilec zvarjen

Večina nosilcev predstavlja zvarjene sestave namesto posameznih izrezkov, zaradi česar varjenje spremeni problem nadzora na tri načine: dodaja elemente, ki jih je treba preveriti, povzroča deformacije, ki premaknejo referenčno točko, ter pusti razprške, ki jih model za odkrivanje napak zlahka zazna kot površinske napake.

Preverjanje zvarov predstavlja lastno majhno področje. Zvar lahko manjka, je prekratka, na napačnem mestu ali porozna; zanesljivo pa zazna le dvo-dimenzionalna kamera prvi dve možnosti. Dolžino in položaj zvara je mogoče izmeriti iz siluete; za ugotavljanje poroznosti in globine zvara pa je potreben bodisi 3D profil bodisi destruktivni pregled. Na postanku je treba natančno navesti, katero od teh lastnosti se dejansko preverja, saj specifikacija, ki navaja le »zvar preverjen« brez dodatnih pojasnil, ni veljavna specifikacija.

Izkrivljanje je tišji problem. Varjeni nosilec se po sprostitvi iz naprave raztegne, pri čemer je stopnja raztezanja odvisna od vložene toplote in zaporedja pritiskanja v napravo. Ker risba predvideva nominalno obliko, mora meritve bodisi ponoviti pogoje sestave bodisi sprejeti širši dopustni razpon za značilnosti, ki jih vpliva raztezanje. Tovarne, ki to ignorirajo, končajo z iskanjem napake v napravi namesto v varjenju.

Razpršek predstavlja nevarnost klasifikacije, ne meritve. Kapljica razprška in vdolbina izgledata podobno v sivem tonu; razlikujeta se le po višini in ostrosti roba. Slika z eno višino ju ne more ločiti, kar običajno povzroči napačne zavrnitve, katerih vzroka nihče ne more razložiti. Drug pogled, celo grob, ju poceni loči.

8. Stroškovni model za postajo

Postavitev opreme za preverjanje je običajno utemeljena z uporabo preizkusnega orodja in pregledovalca. Ta primerjava je nepopolna, saj upošteva le preizkusno orodje, ne pa tudi stotin različnih orodij, ki jih za mešano proizvodno črto potrebujemo, ter upošteva le pregledovalca, ne pa tudi cikla ponovnega izdelovanja, ki ga povzroči pozno odkrivanje napak.

Pošten model vsebuje štiri vrstice: izognjena orodja, odstranjeno delovno mesto, preprečeni primanki in stroški spremembe proizvodne serije. Prvi dve vrstici je enostavno kvantificirati v poslovni utemeljitvi; zadnji dve pa odločata, ali bo projekt preživel revizijo po dveh letih.

Sprememba proizvodne serije zasluži lastno vrstico, saj je to področje, kjer kombinirane postaje komercialno propadejo. Če za spremembo z enega tipa nosilca na drugega potrebuje postaja celotno izmenjavo, bo obratovana le z enim izvedbom, zaradi česar izgine fleksibilnost, ki je bila izvirna utemeljitev njenega vgradnje. Skupne lokacijske značilnosti in orodja za hitro zamenjavo niso luksuz, temveč bistveni dejavniki, ki naredijo investicijo smiselno.

Pogosto zastavljena vprašanja

Ali je mogoče preizkusno orodje zamenjati eno za eno?

Običajno ja, kar se tiče položaja in premera, vendar z eno pogojem: namestitev opreme za lociranje mora biti natančno ponovljena. Sistem za vid ne odpravi potrebe po referenčni točki, temveč le potrebo po fizičnem merilnem orodju za vsako značilnost.

Koliko kamor potrebuje nosilec?

Dovolj, da zajamejo obe površini in polje vijakov pri zahtevani ločljivosti. Za celoten nosilec je običajno štiri do šest kamor; manj, če so značilnosti na le eni površini.

Kaj je z gibljivimi deli, ki se premaknejo po sprostitvi?

Meritev izvedite v sproščenem stanju ali pa v risbi jasno določite pogoje za pritisk. Meritev brez navedenih pogojev ni ponovljiva.

Ali je za prepoznavanje različic potrebno globoko učenje?

Ne nujno. Če se različice razlikujejo po geometrijskih značilnostih, je klasična merilna metoda bolj zanesljiva. Globoko učenje postane upravičeno šele takrat, ko gre za besedilne ali estetske razlike.

Zaključek

Postaja z oklepaji je kompromis med dvema vprašanjema, ki se postavita istemu delu v isti minuti. S tem, da ju združimo, prihranimo ročno ravnanje in zmanjšamo vrzel med dimenzionalno izdajo in preverjanjem sestave; če ju v kriterijih sprejemanja ločimo, postaja ostane objektivna glede tega, katera polovica ne izpolnjuje zahtev.

Vrstni red oblikovanja, ki deluje, je najprej referenčna točka, nato optika, nato vzporednost in nazadnje kriteriji. Če kateri koli dve elementa zamenjata mesto, bo postajo med vdelavo treba ponovno oblikovati.