จัดพิมพ์โดย UNIMETRO | โซลูชันมาตรวิทยาที่แม่นยำสำหรับการผลิตขั้นสูง

บทนำ: เมื่อความแม่นยำในการผลิตกลายเป็นความต้องการของระบบ

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำกำลังก้าวหน้าไปสู่การบูรณาการที่สูงขึ้น การย่อขนาด และความทนทานต่อการผลิตที่เข้มงวดมากขึ้น ข้อต่อหุ่นยนต์ ส่วนประกอบการส่งผ่าน PCB ชิ้นส่วนออปติก และตัวเชื่อมต่ออิเล็กทรอนิกส์ ล้วนอาศัยความแม่นยำของมิติที่ได้รับการควบคุมและกระบวนการผลิตที่ทำซ้ำได้ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่มั่นคงและอายุการใช้งานที่ยาวนาน

ในการผลิตขั้นสูงสมัยใหม่ การวัดที่แม่นยำไม่ใช่ขั้นตอนการตรวจสอบขั้นสุดท้ายแบบสแตนด์อโลนอีกต่อไป โดยได้พัฒนาไปสู่ความสามารถในการผลิตหลักที่เชื่อมโยงข้อกำหนดการออกแบบ ความแม่นยำในการตัดเฉือน และความน่าเชื่อถือในการประกอบขั้นสุดท้าย สำหรับผู้ผลิตหุ่นยนต์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ ความท้าทายหลักไม่ได้เป็นเพียงการวัดคุณสมบัติขนาดจิ๋วเท่านั้น แต่ยังสร้างระบบการวัดที่ตรวจสอบย้อนกลับได้และมีเสถียรภาพเพื่อควบคุมการเบี่ยงเบนทางเรขาคณิตและรับประกันคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่สอดคล้องกัน

ในฐานะอุปกรณ์มาตรวิทยาที่มีความแม่นยำพื้นฐาน เครื่องวัดพิกัด (CMM) และเครื่องวัดด้วยภาพ (VMM) มอบความสามารถในการตรวจสอบแบบ 3 มิติและ 2 มิติเสริม ซึ่งสนับสนุนการควบคุมคุณภาพทั่วทั้งหุ่นยนต์ขั้นสูงและการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ

1. ค่าการวัดที่แม่นยำในการผลิตหุ่นยนต์

ระบบหุ่นยนต์สมัยใหม่ โดยเฉพาะหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์และแขนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำสูง ผสานรวมส่วนประกอบทางกลและอิเล็กทรอนิกส์หลายสิบชิ้น ความเบี่ยงเบนมิติและเรขาคณิตในเกียร์ ตัวลด เพลา และส่วนประกอบโครงสร้างสามารถสะสมผ่านห่วงโซ่การประกอบ ซึ่งอาจส่งผลต่อความแม่นยำของตำแหน่ง ความสม่ำเสมอในการเคลื่อนที่ และประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ

การผลิตหุ่นยนต์ต้องการการตรวจสอบความถูกต้องของมิติและความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิตอย่างครอบคลุม ครอบคลุมถึงศูนย์กลาง ความเรียบ ความตั้งฉาก ความถูกต้องของโปรไฟล์ การจับคู่เพลาของรู และความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ของการประกอบ วิธีการตรวจสอบแบบเดิมๆ บางวิธีอาจเป็นเรื่องยากที่จะนำไปใช้กับโครงสร้างที่มีผนังบาง ชิ้นส่วนขนาดเล็ก และพื้นผิวรูปแบบอิสระที่ซับซ้อนซึ่งมักพบในส่วนประกอบของหุ่นยนต์

CMM ที่มีความแม่นยำสูงจัดการกับความท้าทายเหล่านี้โดยการสร้างระบบพิกัดแบบรวม การเปรียบเทียบข้อมูลที่วัดได้กับแบบจำลองทางวิศวกรรม CAD และสร้างผลการตรวจสอบมิติและเรขาคณิตที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ เพื่อสนับสนุนการปรับปรุงกระบวนการและการประเมินคุณภาพของผู้ผลิต

2. จากการตรวจสอบมิติไปจนถึงการตรวจสอบทางเรขาคณิต

เมื่อระบบหุ่นยนต์มีการบูรณาการมากขึ้น ข้อกำหนดในการตรวจสอบก็ขยายออกไปนอกเหนือจากมิติส่วนบุคคลไปจนถึงความสัมพันธ์ทางเรขาคณิตระหว่างคุณลักษณะการทำงานส่วนประกอบอาจเป็นไปตามข้อกำหนดด้านมิติแต่ละส่วน แต่ยังคงไม่สามารถประกอบหรือดำเนินการได้ตามที่ตั้งใจไว้ เนื่องจากความสัมพันธ์ทางเรขาคณิตระหว่างคุณลักษณะการทำงานไม่อยู่ในข้อกำหนด

การควบคุมคุณภาพหุ่นยนต์สมัยใหม่มุ่งเน้นไปที่การตรวจสอบเรขาคณิตอย่างเป็นระบบ รวมถึงความสัมพันธ์ของตำแหน่งสัมพัทธ์ระหว่างรูยึดและพื้นผิว Datum ความร่วมแกนของเพลาและรูที่ตรงกัน ความทนทานต่อโปรไฟล์โดยรวมของเปลือกตัวลด และความแม่นยำในการประกอบเชิงพื้นที่ของส่วนประกอบที่มีหลายส่วนประกอบ CMM เหมาะอย่างยิ่งกับการตรวจสอบประเภทนี้ ทำให้สามารถวัดคุณลักษณะการทำงานหลายอย่างได้ในการตั้งค่าเดียวภายใต้การอ้างอิง Datum ทั่วไป ช่วยให้สามารถตรวจสอบรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นส่วนหุ่นยนต์ที่ซับซ้อนได้อย่างครอบคลุม

3. การตรวจสอบความแม่นยำสูงของ CMM สำหรับส่วนประกอบแกนหุ่นยนต์

CMM มอบความสามารถในการตรวจสอบเรขาคณิต 3 มิติที่เชื่อถือได้สำหรับส่วนประกอบหุ่นยนต์ที่ซับซ้อน ครอบคลุมการวัดคุณสมบัติหลักทั้งหมด:

• รูและรูเจาะ

• กระบอกสูบและเพลา

• เครื่องบินและพื้นผิว

• เส้นโค้งและโปรไฟล์ที่ซับซ้อน

• โครงสร้างช่องและร่อง

• รูปแบบการวางตำแหน่งการติดตั้ง

• ความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ระหว่างลักษณะการทำงาน

CMM ให้การตรวจสอบคุณภาพตามเป้าหมายสำหรับชิ้นส่วนหุ่นยนต์หลักสามประเภท:

ตัวเรือนโครงสร้างที่มีความแม่นยำ

เปลือกหุ่นยนต์และชิ้นส่วนโครงสร้างประกอบด้วยพื้นผิว Datum หลายจุด ที่นั่งยึดตลับลูกปืน และรูสำหรับวางตำแหน่ง การตรวจสอบ CMM สามารถตรวจสอบตำแหน่งคุณลักษณะและพิกัดความเผื่อทางเรขาคณิตได้ ช่วยระบุความเสี่ยงในการประกอบที่อาจเกิดขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการเบี่ยงเบนของโครงสร้าง

ส่วนประกอบการส่งกำลัง

ชิ้นส่วนเกียร์หลัก เช่น เกียร์ ตัวลดฮาร์มอนิก ตัวลด RV และเพลาที่มีความแม่นยำจะกำหนดความแม่นยำในการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ CMM สามารถตรวจสอบคุณลักษณะด้านมิติและเรขาคณิตที่สำคัญ เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของคุณลักษณะ ระยะห่างจากศูนย์กลาง ความร่วมศูนย์กลาง ตำแหน่งที่ยอมรับได้ และเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนของโปรไฟล์ที่เกี่ยวข้อง รองรับการส่งกำลังที่เสถียรและแม่นยำ

เครื่องมือประกอบและอุปกรณ์ติดตั้ง

ความสามารถในการทำซ้ำของเครื่องมือที่แม่นยำเป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตเป็นชุดอย่างสม่ำเสมอ การตรวจสอบ CMM สามารถตรวจสอบความเรียบของฟิกซ์เจอร์ ความแม่นยำในการวางตำแหน่ง และความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ รองรับการประกอบชิ้นส่วนหุ่นยนต์ที่ได้มาตรฐานและทำซ้ำได้

4. การวัดด้วยสายตาสำหรับการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ รวมถึง PCB ตัวเชื่อมต่อ ชิ้นส่วนปั๊มขนาดเล็ก และชิ้นส่วนโครงสร้างออปติคอลมีขนาดเล็ก โครงสร้างผนังบาง และคุณสมบัติไมโครหนาแน่น การวัดการสัมผัสอาจทำให้เกิดการเสียรูปหรือการสัมผัสพื้นผิวเมื่อตรวจสอบส่วนประกอบที่มีผนังบางหรือบอบบาง ทำให้การวัดด้วยแสงแบบไม่สัมผัสมีประโยชน์สำหรับการใช้งานบางอย่าง

การวัดด้วยแสงแบบไม่สัมผัสของ VMM จัดการกับความท้าทายเหล่านี้โดยช่วยให้สามารถตรวจสอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนได้อย่างรวดเร็วและทำซ้ำได้ นอกเหนือจากการตรวจจับแบบไร้การสัมผัสแล้ว ค่านิยมหลักยังอยู่ที่การรับภาพความเร็วสูง การจดจำขอบอัตโนมัติ ขั้นตอนการวัดที่ทำซ้ำได้ และเวิร์กโฟลว์การตรวจสอบแบบเป็นชุดที่ตั้งโปรแกรมได้ ซึ่งสนับสนุนการตรวจสอบที่มีประสิทธิภาพและทำซ้ำได้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปริมาณมาก

VMM ใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจสอบขนาดและโปรไฟล์ของตัวเรือนอิเล็กทรอนิกส์ ขั้วต่อขนาดเล็ก คุณลักษณะของวงจร PCB ชิ้นส่วนที่ฟิล์มบาง และส่วนประกอบพลาสติก/โลหะขนาดเล็กที่มีความแม่นยำ

5. CMM กับ VMM: การเลือกเทคโนโลยีการวัดที่เหมาะสม

เทคโนโลยี CMM และ VMM เป็นส่วนเสริมมากกว่าการแข่งขัน CMM เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบเรขาคณิต 3 มิติที่มีความแม่นยำสูง ในขณะที่ VMM เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบคุณสมบัติไมโคร 2 มิติเป็นชุดที่มีประสิทธิภาพ การเปรียบเทียบอย่างละเอียดต่อไปนี้ให้การอ้างอิงทางเทคนิคที่แม่นยำสำหรับทีมงานคุณภาพการผลิต:

ผู้ผลิตสามารถเลือกอุปกรณ์การวัดที่ตรงกันตามโครงสร้างชิ้นส่วน มาตรฐานความคลาดเคลื่อน ปริมาณการผลิต และวัตถุประสงค์ในการตรวจสอบ เพื่อสร้างระบบการวัดที่แม่นยำแบบกำหนดเป้าหมาย

6. มาตรวิทยาแบบฝังกระบวนการ: จากการตรวจสอบแบบพาสซีฟไปจนถึงการควบคุมแบบแอ็คทีฟ

แนวโน้มหลักในมาตรวิทยาอุตสาหกรรมสมัยใหม่คือการเปลี่ยนจากการตรวจสอบผ่าน/ไม่ผ่านหลังการผลิตไปสู่การควบคุมกระบวนการที่ใช้การวัดได้ แทนที่จะพึ่งพาการตรวจสอบขั้นสุดท้ายเพียงอย่างเดียว ผู้ผลิตจะรวมข้อมูลการวัดเข้ากับกระบวนการผลิตมากขึ้น:

การผลิต→การวัด→การวิเคราะห์ข้อมูล→การปรับกระบวนการ→การผลิตซ้ำ

ข้อมูลการวัดจะไม่ถูกนำมาใช้เพียงเพื่อตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปอีกต่อไป เมื่อข้อมูลเผยให้เห็นการเบี่ยงเบนของมิติอย่างค่อยเป็นค่อยไปหรือแนวโน้มกระบวนการที่อาจเกิดขึ้น ทีมคุณภาพสามารถระบุความไม่แน่นอนของกระบวนการที่เกิดขึ้นใหม่ได้ ก่อนที่จะส่งผลให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดในปริมาณที่มีนัยสำคัญ ช่วยให้สามารถตรวจสอบกระบวนการ การวิเคราะห์สาเหตุที่แท้จริง และการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตอย่างต่อเนื่อง

7. จากการตรวจสอบชิ้นส่วนเดี่ยวไปจนถึงการตรวจสอบคุณภาพระดับชุดประกอบ

การบูรณาการที่เพิ่มขึ้นระหว่างผลิตภัณฑ์หุ่นยนต์และผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ หมายความว่าการตรวจสอบขนาดชิ้นส่วนเพียงชิ้นเดียวเพียงอย่างเดียวอาจไม่สามารถจับคุณภาพระดับการประกอบได้อย่างสมบูรณ์ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นอาจเป็นไปตามข้อกำหนดด้านมิติที่เกี่ยวข้อง แต่ยังคงสร้างปัญหาในการประกอบหรือการทำงานเมื่อความสัมพันธ์ทางเรขาคณิตที่สำคัญไม่ได้รับการควบคุมอย่างเหมาะสม

การผลิตหุ่นยนต์จำเป็นต้องมีการตรวจสอบความสัมพันธ์ที่ตรงกันระหว่างมอเตอร์และตัวลดขนาด เพลาและที่นั่งแบริ่ง และอินเทอร์เฟซการประกอบแบบหลายข้อต่อ การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำจำเป็นต้องควบคุมการวางตำแหน่งส่วนประกอบ การจัดตำแหน่งตัวเชื่อมต่อ ความแม่นยำในการติดตั้ง PCB และความแม่นยำในการเชื่อมต่อโมดูลออปติคัล การวัดระดับการประกอบอย่างเป็นระบบช่วยตรวจสอบอินเทอร์เฟซที่สำคัญและสนับสนุนประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่สม่ำเสมอ

8. การควบคุมคุณภาพดิจิทัลที่ใช้ CAD: การแสดงภาพความเบี่ยงเบนและการตรวจสอบเหตุผลของ GD&T