6 motive pentru a reevalua comparatorii optici

Este comparatorul optic un instrument de măsurare suficient de versatil pentru nevoile pe termen lung din metrologie?

Wolfram Fröhlich, Directorul departamentului PL CMM (Departamentul optic) din cadrul companiei Hexagon Manufacturing Intelligence, analizează șase motive pentru care comparatorii optici pot să nu fie cea mai bună opțiune, poate fi mai benefică o soluție alternativă completă.

Ce este un comparator optic?

Comparatorul optic este un dispozitiv destinat secției de producție, utilizat pentru ca măsurătorile optice să asigure controlul vizual al unei componente. În mod convențional, comparatorul optic a fost utilizat în combinație cu o acoperire cu un strat de poliester, cunoscut ca Mylar. În inginerie, departamentul de design și CAD poate utiliza o imprimantă inkjet pentru a imprima imagini la scară largă a produsului și a toleranțelor sale pe Mylar. Pentru a o compara cu produsul operatorul poate plasa imaginea Mylar mărită pe mașină.

De la lansarea sa, au fost aduse mai multe modificări acestei tehnologii, inclusiv adăugarea unor dispozitive de detectare a muchiilor principale și a unor microprocesoare care permit utilizatorilor să măsoare în mod automat geometrii simple bidimensionale, pentru a mări capacitatea lor. Comparatorii optici sunt apreciați datorită simplității sistemului și a operării sale.

Simplitatea poate fi captivantă, însă, împreună cu aceasta apar și majoritatea obstacolelor în funcționare; lucru care ar putea produce costuri mai mari pe parcursul unei funcționări îndelungate, deoarece:

1. Lipsa datelor cantitative

În timp ce organizațiile profită de informațiile de fabricare, datele cantitative devin tot mai importante pentru fiecare operațiune zilnică. În prezent, datele cantitative de fabricare ale activităților care au nevoie de piese fabricate sunt esențiale pentru operațiunile activității. Comparatorii optici sunt testați, deoarece companiile nu mai acceptă inspecția prin intermediul aparatelor de măsură atribuite ca fiind date valide. De fapt, companiile din domeniul medical care utilizează comparatori optici se confruntă cu o provocare și mai mare, deoarece FDA a început să standardizeze datele cuantificabile ale unei piese inspectate, în defavoarea acceptării datelor inspecției vizuale, pentru a asigura calitatea produsului.

2. Rezoluţie redusă

Un avantaj al comparatorilor optici îl reprezintă câmpul vizual larg, permițându-le inginerilor să observe întreaga componentă în același timp. Oricum, câmpul vizual larg prezintă problema rezoluției reduse - având ca rezultat o precizie mai scăzută. Comparatorul optic este un dispozitiv adecvat în aplicații pentru componente cu profil cu fundal iluminat, deoarece este foarte clar definit. În schimb, pentru informațiile referitoare la suprafață, acesta este mai provocator. Luați
spre exemplu un bloc pătrat cu o gaură oarbă. Dacă o gaură nu poate fi iluminată de luminile de pe fundal sau este necesară o măsurare a suprafeței în care nu poate trece nicio lumină prin obiec­te pentru a obține un contrast puternic, compa­ratorul optic se bazează pe măsurarea manuală pentru a determina muchia. Comparatorul optic nu poate vizualiza complet printr-un obiect, din cauza rezoluției scăzute, așadar caracteristicile de iluminare la partea superioară nu pot fi clar definite. Rezoluția redusă nu afectează doar caracteristicile de iluminare de la partea superioară, ci diminuează și capacitatea de măsurare din cauza toleranțelor care devin mai stricte. Comparatorii încearcă să prevină acest lucru prin mărirea dimensiunii ecranului sau mărirea imaginii obiectului. Problema constă în faptul că aceste remedieri presupun un cost.

3. Costuri

Deoarece toleranțele au devenit mai stricte, este posibil ca utilizarea unui comparator optic să nu fie soluția ideală, deoarece pentru a fi productivă, această soluție este și costisitoare. Prețurile comparatorului optic pot varia de la 6.000 € la 138.000 €. {i, \n funcție de dimensiune, vor fi necesare modificări pentru toleranțe specifice, având ca rezultat costuri totale de peste 65.000 € pentru o singură dimensiune.

4. Fluctuaţiile de temperatură

În mediul de producție, componentele pot fi supuse diferitelor fluctuații de temperatură, cauzând dilatarea și contracția acestora. Din moment ce acoperirea comparatorului optic va fi direct afectată de temperatură, orice măsurătoare, deși este simplu de efectuat, poate fi mai puțin precisă sau repetabilă. Acest lucru se datorează coeficienților de dilatare diferiți ai acoperirii Mylar, dilatându-se și contractându-se odată cu modificările de temperatură.

5. Dependenţa de mediu

Acuratețea măsurătorii este proporțională cu starea echipamentul utilizat. Atunci când se lucrează în atelier, aceste măsurători pot fi afectate de praf și ulei. Acoperirea Mylar utilizată pentru comparatorii optici este supusă contaminării și temperaturii, deoarece este doar o folie subțire, cauzând dificultăți în trasarea componentei conform design-ul real al produsului.

6. Fără trasabilitate

Obținerea datelor cuantificabile nu este o etapă importantă pentru companii doar pentru a se verifica dacă măsurătorile realizate au fost exacte, ci este importantă și pentru verificarea și istoricul fiecărui proiect individual într-o situație
de producție. Pentru acoperire, este necesară întreținerea corespunzătoare și gestionarea bazei de date, pentru a asigura că sunt efectuate verificări ale producției. Acest lucru este în special valabil pentru companii asociate cu ISO (Organiza-
ția Internațională de Standardizare). Standardele pentru ISO și alte organizații, precum FDA și FAA solicită măsurători documentate. Obținerea datelor de trasabilitate și cuantificabile prin intermediul unui sistem, în defavoarea datelor subiective obținute de la un operator care compară și ia decizii referitoare la o parte subțire a unui strat de plastic, a devenit o opțiune tot mai comună. Măsurătoarea CAD asigură că designul propus corespunde „informațiilor măsurate”, pentru a ajuta procesul să ajungă la un rezultat verificat și măsurat.

Aşadar, care este alternativa?

Sistemul optic complet care cuprinde toate beneficiile unui microscop, comparator optic și ale unei mașini de măsurat în coordonate (CMM) poate fi soluția. Optiv Classic 443 de la Hexagon Manufacturing Intelligence este o astfel de soluție și este furnizată preconfigurată pentru a adăuga capete de măsurare tactile cu declanșator pentru măsurare cu multisenzor,
oferind flexibilitate crescută.

Această MMC oferă o rezoluție mult mai mare decât un comparator optic independent. Capacitatea zoom permite ca mărirea imaginii obiectului să fie modificată în orice poziție pentru o rezoluție mai mare, colectând nu doar date referitoare la profil, ci date colectate cu ajutorul iluminării de la partea superioară, cu viteză și acuratețe. Cu ajutorul Optiv Classic 443, cele două surse de iluminare a suprafeței disponibile oferă o latură precisă pentru detectarea automată, permițând ca datele privind suprafața să fie vizualizate cu ușurință.

Combinând capacitățile de inspecție automată cu PC-DMIS CAD for Vision, este posibilă programarea mașinii direct prin intermediul mo­­delului CAD. Operatorii pot continua să ruleze automat un sistem pur și simplu prin crearea unui set de instrucțiuni o singură dată. În cazul în care aceștia deja utilizează PC-DMIS, sunt deja familiarizați cu modul în care se programează acest sistem Vision.

În mediile mari de producție, atunci când sunt necesare mai multe mașini Optiv Classic, transferarea programelor de la o mașină la alta fără nicio pierdere, este o operațiune simplă. PC-DMIS utilizează un model complet care asigură control tridimensional pentru un GD&T complet (Toleranțe și Dimensiuni Geometrice). În plus, prin intermediul raportului din PC-DMIS, înregistrările măsurătorilor anterioare pot fi vizualizate cu ușurință, permițându-le clienților să ateste validitatea și trasabilitatea piesei.

În secția de producție, Optiv Classic 443 excelează datorită designului său. Soluția oferă utilizatorilor un sistem de iluminare încorporat pentru a evita contaminarea, oferind clienților siguranța de care au nevoie pentru obținerea unor rezultate corecte. Sursa de iluminare calibrată și setările camerei asigură, de asemenea, faptul că CMM nu este afectat de modificările apărute în iluminarea ambiantă.

Beneficiile obținerii unei soluții complete, comparativ cu un sistem restrictiv sunt semnificative. Companiile caută constant mai multe modalități de a-și asigura investițiile, alegând soluții care să se poată adapta cu ușurință la cerințele în continuă schimbare. Cu atât de multe beneficii pe care le oferă, soluțiile flexibile, precum Optiv Classic 443, par să fie calea pe care tot mai multe companii o urmează pe viitor.

(Photo credit: Hexagon Manufacturing Intelligence)

Gabriela Georgescu, Hexagon Manufacturing Intelligence Romania SRL