Kiểm tra bề mặt khối sau khi rửa: Ba trạm, một lần đi qua

Tổng Quan

Một khối rời khỏi máy rửa trông sạch sẽ vẫn có thể bị loại bỏ vì hai lý do khác nhau nhưng lại trông giống hệt nhau trên ảnh: khuyết tật đúc vốn đã tồn tại từ đầu và mảnh vỡ mà giai đoạn rửa không loại bỏ được. Việc phân biệt hai trường hợp này chính là mục đích của việc kiểm tra ngay sau khi rửa thay vì kiểm tra ở cuối dây chuyền.

Việc kiểm tra cũng phục vụ cho máy rửa. Nếu các mảnh vỡ xuất hiện thường xuyên ở cùng một khu vực, phát hiện này sẽ chỉ ra vị trí vòi phun, giai đoạn lọc hoặc điểm tiếp xúc của đồ gá — và điều này được xác định trong cùng ca làm việc chứ không phải ba tuần sau khi chi tiết thất bại trong quá trình lắp ráp.

Big Bird Industrial (trước đây là Shimada Big Bird Industrial) đã chế tạo các hệ thống làm sạch và loại bỏ ba via cho các bộ phận truyền động ô tô kể từ năm 2001, và bố trí trạm được mô tả ở đây tuân theo dây chuyền sản xuất khối động cơ diesel, sử dụng camera độ phân giải cao được gắn trên robot cùng với hệ thống chiếu sáng khuếch tán rộng trải dài qua ba trạm.

1. Tại sao vị trí ngay sau máy rửa lại quan trọng

Cùng một khuyết tật mang thông tin khác nhau tùy thuộc vào vị trí phát hiện, và vị trí ngay sau công đoạn rửa là vị trí giúp phân biệt nguyên nhân với hậu quả.

Xác định nguyên nhân mà không cần phỏng đoán

Ở cuối dây chuyền, một mảnh vụn trên bề mặt gia công có thể bắt nguồn từ máy rửa, từ công đoạn lắp ráp, từ đồ gá hoặc từ môi trường xung quanh. Ngay sau máy rửa, chỉ có một ứng viên duy nhất — điều này biến quá trình điều tra thành một bước kiểm tra đơn giản.

Máy rửa nhận được kết quả

Giai đoạn rửa thường được đánh giá thông qua việc lấy mẫu chiết xuất, báo cáo một giá trị khối lượng vài giờ sau khi chi tiết được sản xuất. Trạm kiểm tra báo cáo theo từng chi tiết và từng vị trí — đây là một dạng phản hồi khác: nó chỉ ra mặt nào bị ảnh hưởng, chứ không chỉ đơn thuần là mức độ bao nhiêu.

2. Ba trạm và những gì mỗi trạm quan sát

Không thể kiểm tra toàn bộ khối trong một góc nhìn duy nhất. Các bề mặt liên quan của khối hướng về nhiều hướng khác nhau, và các bề mặt khó quan sát nhất thường là nơi vụn phoi tích tụ.

Mặt dưới, chu vi và kiểm tra lại

Bố trí được áp dụng trên các khối động cơ diesel bao gồm mặt đáy, các mặt chu vi và vị trí kiểm tra lại — tại đây những phát hiện chưa rõ ràng sẽ được người vận hành xem xét. Ba vị trí này không trùng lặp chức năng: mặt đáy tích tụ vụn phoi do tác dụng của trọng lực, chu vi chứa các mặt gia công ghép nối với các thành phần khác, còn vị trí kiểm tra lại tồn tại vì không phải mọi phát hiện chưa rõ ràng đều nên do mô hình quyết định.

Camera gắn trên robot so với camera cố định

Một robot mang theo camera có thể tiếp cận nhiều bề mặt chỉ với một cảm biến, nhưng phải đánh đổi bằng thời gian chuyển động và độ chính xác của quỹ đạo. Các camera cố định bao quát một trạm thì nhanh hơn nhưng cần một camera cho mỗi góc nhìn. Trên một khối, bố trí robot là phổ biến vì số lượng góc nhìn lớn và chi tiết được trình bày ở một hướng duy nhất.

3. Một mảnh vụn kim loại và một khuyết tật trông giống nhau

Phần khó nhất của việc kiểm tra bề mặt sau khi rửa là hai thứ mà hệ thống phải phân biệt có đặc điểm thị giác rất giống nhau.

Tại sao việc phân biệt lại khó khăn

Một mảnh vụn kim loại nằm trên bề mặt đã gia công có cạnh, bóng đổ và độ tương phản với nền — đúng như những gì một vết xước hoặc vết lõm thể hiện. Một mô hình được huấn luyện chỉ trên các ví dụ về khuyết tật sẽ phân loại mảnh vụn là khuyết tật, và một trạm làm như vậy sẽ đưa ra các cảnh báo sai, làm suy giảm niềm tin trong vòng chưa đầy một tuần.

Cách thực hiện việc phân biệt

Các yếu tố phân tách đáng tin cậy dựa trên đặc tính vật lý chứ không phải thống kê. Một mảnh vụn nằm phía trên bề mặt và tạo ra bóng đổ có hướng thay đổi theo hướng ánh sáng, trong khi một vết lõm là một chỗ lõm xuống và bóng đổ của nó không thay đổi hướng. Một mảnh vụn có thể bị dịch chuyển bởi luồng khí; còn một khuyết tật thì không. Việc sử dụng thêm một lần chụp ảnh với hướng chiếu sáng khác, hoặc thổi luồng khí trước khi chụp lại, sẽ biến một phân loại mơ hồ thành một phép thử vật lý.

4. Trạm xem xét thủ công

Một trạm xem xét không phải là dấu hiệu thất bại của tự động hóa. Đây chính là yếu tố cho phép các trạm tự động được thiết lập ở mức độ nhạy cao nhằm phát hiện mọi vấn đề, mà không tạo ra hàng đợi các quyết định không ai có thể giải quyết.

Mục đích của việc xem xét

Xem xét xử lý những trường hợp hình ảnh không phân biệt rõ các lớp: một vết có thể là vết xước hoặc cũng có thể là chất làm mát khô, một đốm có thể là lỗ rỗ hoặc cũng có thể là mảnh vỡ. Một người dùng đèn chiếu và kính phóng đại quan sát một lần rồi đưa ra quyết định — thao tác này chỉ mất vài giây và giải quyết dứt điểm vấn đề.

Đảm bảo tính khách quan trong khâu xem xét

Rủi ro nằm ở chỗ khâu xem xét có thể trở thành nơi mọi thứ đều được thông qua dưới áp lực thời gian. Việc ghi lại quyết định của người xem xét và lấy mẫu ngẫu nhiên các quyết định đó để đối chiếu với kiểm tra trong phòng thí nghiệm giúp đo lường được tỷ lệ sản phẩm lỗi thoát qua trạm này một cách khách quan, thay vì chỉ dựa trên giả định.

Vị trí kiểm tra cũng cần công cụ phù hợp với câu hỏi đang được đặt ra. Kính lúp và đèn chiếu góc thấp giúp xác định vết xước; vòi thổi khí giúp xác định xem dấu vết có phải do vật liệu bám lỏng hay không; ống soi nội soi giúp kiểm tra lỗ khoan mà máy ảnh không thể quan sát được. Việc trang bị cả ba công cụ này tại vị trí kiểm tra rẻ hơn việc gửi chi tiết trở lại máy rửa để kiểm tra lại.

5. Chiếu sáng chi tiết còn ướt

Kiểm tra ngay sau khi rửa nghĩa là kiểm tra một chi tiết có thể vẫn còn ẩm, và nước làm thay đổi cách bề mặt xuất hiện. Một lớp nước mỏng lấp đầy các vết xước nông và che giấu chúng; các giọt nước tạo ra những điểm sáng phản chiếu, dễ bị nhầm thành đặc điểm bề mặt.

Giải pháp thực tế là hoặc kiểm tra sau khi làm khô, hoặc chấp nhận kiểm tra chi tiết còn ướt và thiết kế hệ thống chiếu sáng phù hợp — sử dụng ánh sáng khuếch tán rộng, không tạo ra ảnh phản xạ gương của các giọt nước. Khi tiêu chí đánh giá bao gồm yêu cầu về độ khô, thì chỉ có thể kiểm tra sau khi làm khô, bởi vì chi tiết còn ướt không thể được đánh giá về mặt tồn dư nước.

6. Phản hồi kết quả trở lại máy rửa

Một trạm kiểm tra tạo ra dữ liệu chỉ hữu ích nếu dữ liệu đó đến được những người có thể hành động dựa trên nó. Dạng hữu ích nhất là bản đồ: bề mặt nào, vị trí nào, tần suất bao nhiêu lần và phát hiện đó là mảnh vỡ hay khuyết tật.

Một cụm các phát hiện mảnh vỡ trên một mặt cho thấy vấn đề ở vòi phun hoặc bộ lọc. Một cụm các phát hiện vết xước cho thấy vấn đề trong thao tác xử lý hoặc kẹp giữ. Cả hai đều có thể khắc phục ngay trong ca làm việc, và cả hai đều vô hình trong báo cáo chỉ nêu tổng số chi tiết không đạt yêu cầu.

7. Thời gian chu kỳ và vị trí đặt trạm

Kiểm tra sau bước rửa tranh chấp thời gian với dây chuyền đối với chi tiết, do đó trạm phải trả chi tiết đủ nhanh để máy rửa không phải chờ.

Ba trạm nối tiếp nhau

Với một robot mang theo máy ảnh, ba góc nhìn lần lượt được thực hiện trên cùng một chi tiết, do đó thời gian tại trạm bằng tổng thời gian di chuyển cộng với thời gian xử lý hình ảnh. Thời gian này chiếm một phần đáng kể của một phút, vì vậy trạm thường được bố trí ở vị trí có khoảng đệm nhỏ thay vì đặt trực tiếp trên đường ra từ máy rửa.

Kiểm tra mẫu so với kiểm tra toàn bộ

Việc kiểm tra từng chi tiết chỉ khả thi khi thời gian tại trạm nằm trong giới hạn takt. Khi không đáp ứng được điều kiện này, giải pháp thông thường là kiểm tra toàn bộ các bề mặt có rủi ro cao nhất trên mọi chi tiết và kiểm tra ngẫu nhiên phần còn lại theo kế hoạch lấy mẫu. Giải pháp thỏa hiệp này cần được nêu rõ trong đặc tả, bởi vì một trạm được mua để thực hiện kiểm tra toàn bộ nhưng lại vận hành theo phương thức lấy mẫu sẽ có cơ sở lý luận khác biệt.

Vị trí cũng xác định điều mà trạm có thể chứng minh. Ngay sau máy rửa, trạm chứng minh trạng thái của chi tiết đã được rửa sạch; ở cách đó một trăm mét trên dây chuyền, trạm chứng minh trạng thái của chi tiết sau khi chuyển tiếp, xử lý và bất kỳ thời gian chờ nào — đây là một khẳng định khác và kém thuyết phục hơn. Việc di chuyển trạm xuống phía hạ lưu thì dễ thực hiện trên bản vẽ bố trí nhưng lại tốn kém về mặt khả năng giải thích những gì trạm không còn có thể làm rõ nữa. Cùng một lập luận này cũng áp dụng khi đặt trạm sau bộ đệm hoặc sau giai đoạn làm nguội, nơi ngưng tụ và xử lý đã làm thay đổi bề mặt rồi.

Các câu hỏi thường gặp

Trạm nên đặt trước hay sau công đoạn sấy?

Đặt sau công đoạn sấy nếu độ khô là một tiêu chí chấp nhận, bởi vì nước trên bề mặt cản trở việc đánh giá cả bề mặt lẫn độ khô. Chỉ đặt trước công đoạn sấy khi quy trình không yêu cầu độ khô.

Kích thước nhỏ nhất của khuyết tật có thể phát hiện là bao nhiêu?

Trên các bề mặt khối đã gia công, các đường viền khuyết tật ở thang đo nửa milimét có thể phát hiện được bằng máy ảnh độ phân giải cao và ánh sáng khuếch tán. Các đặc điểm nhỏ hơn đòi hỏi trường nhìn hẹp hơn và nhiều trạm kiểm tra hơn.

Liệu trạm này có thay thế bài kiểm tra độ sạch không?

Không. Kiểm tra bề mặt xác định những gì hiển thị trên một mặt; còn bài kiểm tra độ sạch đo lường những gì được chiết xuất từ một vùng nhất định, bao gồm cả vật liệu bên trong các kênh dẫn. Hai bài kiểm tra này trả lời những câu hỏi khác nhau và cả hai đều cần thiết.

Trạm này được xác thực như thế nào?

Bằng một bộ phận mang các khuyết tật đã biết và mức độ nhiễm mảnh vụn (chip) đã biết, cả hai loại đều được trình bày lặp đi lặp lại. Một trạm chỉ được thử nghiệm trên các bộ phận sạch thì chưa chứng minh được bất kỳ điều gì về tỷ lệ phát hiện của nó.

Kết luận

Việc kiểm tra ngay sau khi máy rửa hoạt động sẽ biến một sự cố xảy ra muộn thành tín hiệu trong cùng ca sản xuất, đồng thời phân biệt rõ ràng giữa mảnh vụn (chip) và khuyết tật do đúc tại duy nhất một vị trí mà sự phân biệt này là rõ ràng nhất. Ba trạm bao phủ toàn bộ các bề mặt; vị trí xem xét lại xử lý những phần mà hình ảnh không thể làm rõ.

Trạm chỉ đáng xây dựng nếu đầu ra của nó đến máy rửa dưới dạng bản đồ vị trí thay vì tỷ lệ vượt qua. Việc đếm số lần thất bại không cho biết cần kiểm tra vòi phun nào.