کنترل کیفیت در کارخانه؛ چگونه سنسور لیزری میتواند کیفیت محصولات را با هزینه کمتر کنترل کند؟
کنترل کیفیت در کارخانه؛ چگونه سنسور لیزری میتواند کیفیت محصولات را با هزینه کمتر کنترل کند؟
در یک خط تولید صنعتی، تولید کردن یک محصول کافی نیست؛ محصول باید هر بار با همان کیفیت، همان ابعاد و همان استانداردی که برای آن تعریف شده تولید شود.
فرض کنید در یک کارخانه، قطعهای باید ارتفاع مشخصی داشته باشد. اختلاف چند دهم میلیمتر شاید با چشم انسان چندان قابل تشخیص نباشد، اما در مرحله بعدی مونتاژ میتواند باعث ایجاد مشکل شود. یا محصولی را تصور کنید که باید ضخامت مشخصی داشته باشد، اما بدلیل تنظیم نبودن دستگاه، بخشی از محصولات کمی ضخیم تر یا نازک تر تولید میشوند.
اگر این اختلاف در پایان خط تولید و توسط اپراتور تشخیص داده شود، ممکن است تعداد زیادی محصول معیوب تولید شده باشد.
اینجاست که کنترل کیفیت خودکار اهمیت پیدا میکند.
امروزه سنسور ها و سیستم های اندازه گیری میتوانند در حین حرکت محصول روی خط تولید، ویژگی های مشخصی از آن را اندازه گیری کنند و در صورت خارج شدن مقدار اندازه گیری شده از محدوده مجاز، محصول را بهعنوان محصول نامنطبق شناسایی کنند.
یکی از راهکارهایی که در چنین کاربردهایی میتواند بسیار جذاب باشد، استفاده از سنسور لیزری با دقت بالا است.
کنترل کیفیت فقط پیدا کردن محصول خراب نیست
وقتی صحبت از کنترل کیفیت میشود، خیلی ها بلافاصله به دوربین صنعتی و سیستم بینایی ماشین فکر میکنند. دوربینها واقعاً ابزار بسیار قدرتمندی هستند و در بسیاری از فرآیندهای بازرسی بهترین انتخاب محسوب میشوند.
اما یک سؤال مهم وجود دارد:
آیا برای هر نوع کنترل کیفیتی واقعاً به دوربین نیاز داریم؟
پاسخ همیشه مثبت نیست.
اگر هدف شما تشخیص یک عیب ظاهری پیچیده، بررسی نوشته روی محصول، تشخیص رنگ، بررسی شکل ظاهری یا تحلیل یک تصویر باشد، سیستم بینایی ماشین میتواند انتخاب مناسبی باشد.
اما اگر مسئله بسیار ساده تر باشد چه؟
مثلاً:
- آیا ارتفاع محصول درست است؟
- آیا ضخامت محصول در محدوده مجاز قرار دارد؟
- آیا قطعه بیش از حد بالا یا پایین قرار گرفته؟
- آیا یک قطعه شکسته یا ناقص است؟
- آیا محصول در موقعیت صحیح قرار گرفته؟
- آیا فاصله بین دو قسمت محصول درست است؟
- آیا سطح محصول دچار تغییر ارتفاع غیر مجاز شده است؟
در چنین شرایطی، ممکن است اندازه گیری مستقیم فاصله یا ارتفاع، بسیار سادهتر از گرفتن تصویر و تحلیل آن باشد.
و دقیقاً همین جا سنسور لیزری وارد میدان میشود.
سنسور لیزری چگونه به کنترل کیفیت کمک میکند؟
سنسور لیزری با ارسال پرتو لیزر به سمت قطعه و تحلیل نور بازتاب شده، میتواند فاصله بین سنسور و سطح هدف را اندازهگیری کند.
در بسیاری از سنسورهای جابجایی لیزری، این اندازه گیری با روشهایی مانند مثلث سازی نوری انجام میشود و بسته به مدل، امکان اندازه گیری بسیار دقیق فاصله، ارتفاع، ضخامت، تاب داشتگی، قطر و سایر پارامترهای هندسی وجود دارد.
حالا فرض کنید محصول سالم کارخانه باید در نقطهای مشخص، ارتفاع 50 میلیمتر داشته باشد.
سنسور لیزری میتواند بصورت مداوم این فاصله را اندازهگیری کند.
اگر مقدار اندازه گیری شده مثلاً بین 49.8 تا 50.2 میلیمتر باشد، محصول قابل قبول است.
اما اگر مقدار به 49.3 یا 50.8 میلیمتر برسد، سیستم کنترل میتواند آن را خارج از محدوده مجاز تشخیص دهد.
در اینجا دیگر اپراتور مجبور نیست تک تک محصولات را بررسی کند.
اندازهگیری، تصمیمگیری و اعلام خطا میتوانند بصورت خودکار انجام شوند.
یک مثال ساده از کنترل کیفیت با سنسور لیزری:
تصور کنید در یک خط تولید، قطعاتی بهصورت پشت سر هم روی نوار نقاله حرکت میکنند.
یکی از ویژگی های مهم قطعه، ارتفاع آن است.
در حالت عادی، ارتفاع تمام قطعات تقریباً یکسان است:
ارتفاع استاندارد = قطعه سالم
اما اگر در فرآیند تولید مشکلی ایجاد شود، ممکن است بعضی قطعات ارتفاع متفاوتی داشته باشند:
ارتفاع خارج از محدوده = قطعه معیوب
سنسور لیزری بالای نوار نقاله نصب میشود و فاصله خود تا سطح قطعه را اندازه گیری میکند.
به محض عبور هر قطعه، مقدار اندازهگیری شده به سیستم کنترل ارسال میشود.
اگر مقدار در محدوده تعریفشده باشد:
OK
و اگر خارج از محدوده باشد:
NG
در مرحله بعد نیز میتوان از خروجی سنسور یا PLC برای فعال کردن یک مکانیزم جداکننده استفاده کرد تا قطعه معیوب از خط خارج شود.
این یعنی کنترل کیفیت دیگر یک مرحله جدا از تولید نیست؛ بلکه بخشی از خود فرآیند تولید شده است.
چه پارامتر هایی را میتوان با سنسور لیزری کنترل کرد؟
یکی از نقاط قوت سنسورهای جابهجایی لیزری، تنوع کاربرد آنها در اندازه گیری های غیر تماسی است.
برای مثال میتوان از آنها برای کنترل موارد زیر استفاده کرد:
1. کنترل ارتفاع:
اگر ارتفاع یک قطعه باید مقدار مشخصی داشته باشد، سنسور لیزری میتواند تغییرات ارتفاع را تشخیص دهد.
این کاربرد برای قطعات ماشین کاری شده، قطعات پلاستیکی، محصولات مونتاژ شده و بسیاری از محصولات عبوری روی خطوط تولید مناسب است.
2. کنترل ضخامت:
در برخی کاربردها میتوان ضخامت محصول را با اندازه گیری فاصله تا دو سطح محاسبه کرد.
برای مثال، در کنترل ضخامت ورق یا مواد لایهای، اندازهگیری لیزری میتواند امکان کنترل آنلاین و بدون تماس را فراهم کند. سنسورهای جابجایی برای اندازه گیری ضخامت، ارتفاع و حتی تختی و تاب داشتگی محصولات در صنایع مختلف استفاده میشوند.
3. تشخیص تاب داشتگی و تغییر شکل:
گاهی محصول از نظر ابعاد کلی درست است، اما سطح آن کاملاً صاف نیست.
ممکن است قطعه کمی خم شده باشد یا بخشی از آن نسبت به قسمت دیگر ارتفاع بیشتری داشته باشد.
در چنین شرایطی میتوان با اندازه گیری فاصله از سطح، تغییرات ارتفاع را بررسی کرد.
این روش در کنترل تختی و تاب داشتگی قطعات و سطوح مختلف کاربرد دارد.
4. کنترل قطر و ابعاد:
در بعضی خطوط تولید، لازم است قطر خارجی قطعات استوانهای یا ابعاد مشخصی از یک محصول کنترل شود.
بسته به شکل محصول و نحوه نصب سنسورها، میتوان از اندازه گیری لیزری برای بررسی این پارامترها استفاده کرد.
5. تشخیص قطعات ناقص یا شکسته:
همیشه لازم نیست سنسور مقدار دقیق یک اندازه را گزارش کند.
گاهی فقط کافی است متوجه شویم که یک قسمت از محصول در جای مورد انتظار قرار دارد یا خیر.
برای مثال، اگر قطعه سالم باید دارای یک برآمدگی مشخص باشد، تغییر فاصله اندازه گیری شده میتواند نشان دهد که آن قسمت وجود دارد یا شکسته است.
در این حالت، سنسور میتواند به جای «اندازهگیری دقیق»، بهعنوان یک ابزار تشخیص کیفیت عمل کند.
---
سنسور لیزری یا دوربین کنترل کیفیت؟
این سؤال مهمی است و پاسخ آن بستگی به نوع بازرسی دارد.
سیستم بینایی ماشین در شرایطی که اطلاعات تصویری اهمیت دارد، بسیار قدرتمند است.
برای مثال اگر بخواهیم بررسی کنیم:
- آیا نوشته روی محصول صحیح است؟
- آیا رنگ محصول درست است؟
- آیا یک لوگو وجود دارد؟
- آیا سطح محصول خط و خش دارد؟
- آیا شکل ظاهری پیچیدهای دارد؟
- آیا چند ویژگی ظاهری باید همزمان بررسی شوند؟
در چنین کاربرد هایی، دوربین میتواند انتخاب مناسب تری باشد.
اما فرض کنید مسئله فقط این باشد که:
«آیا ارتفاع این قطعه بین 19.8 و 20.2 میلیمتر است؟»
در اینجا استفاده از یک سیستم کامل دوربین، نورپردازی، پردازش تصویر و نرمافزار ممکن است بیش از نیاز واقعی فرآیند باشد.
سنسور لیزری میتواند مستقیماً همان چیزی را که برای تصمیمگیری نیاز داریم اندازهگیری کند:
فاصله =» مقدار عددی =» مقایسه با محدوده مجاز =» OK یا NG
این تفاوت در طراحی سیستم کنترل کیفیت بسیار مهم است.
مزیت مهم سنسور لیزری: اندازهگیری به جای تفسیر تصویر
یک دوربین در نهایت یک تصویر در اختیار سیستم قرار میدهد و نرم افزار باید از آن تصویر اطلاعات مورد نظر را استخراج کند.
اما در بسیاری از کاربردهای سنسور لیزری، خروجی مورد نیاز از ابتدا یک مقدار اندازه گیری شده است.
مثلاً:
20.03 mm
سپس کنترلر یا PLC میتواند این مقدار را با محدوده مجاز مقایسه کند.
این سادگی میتواند در طراحی، راهاندازی و عیبیابی سیستم اهمیت زیادی داشته باشد.
البته این به معنی ساده بودن تمام سیستمهای لیزری نیست. در کاربرد های دقیق، عواملی مانند جنس و رنگ سطح، میزان بازتاب، زاویه نصب، محدوده اندازهگیری، سرعت حرکت قطعه و شرایط محیطی باید به دقت بررسی شوند. حتی سازندگان سنسورهای لیزری نیز تأکید میکنند که ویژگی سطح هدف میتواند روی نتیجه اندازهگیری اثر بگذارد.
---
چرا سنسور لیزری میتواند از نظر اقتصادی جذاب باشد؟
در یک پروژه صنعتی، فقط قیمت خود سنسور اهمیت ندارد.
هزینه واقعی یک سیستم کنترل کیفیت شامل مجموعهای از عوامل است:
تجهیزات + نصب + راهاندازی + برنامهنویسی + نگهداری + آموزش + زمان توقف خط
اگر برای یک مسئله ساده بتوانیم با یک سنسور لیزری دقیق به نتیجه برسیم، ممکن است سیستم بسیار سادهتر از یک سیستم بینایی ماشین طراحی شود.
برای مثال، اگر تنها هدف، تشخیص اختلاف ارتفاع یک محصول باشد، یک سنسور لیزری میتواند مستقیماً این اختلاف را اندازهگیری کند.
در مقابل، یک سیستم بینایی ممکن است به دوربین، لنز، نورپردازی مناسب، پردازش تصویر و نرمافزار مربوطه نیاز داشته باشد.
بنابراین موضوع فقط این نیست که «سنسور لیزری ارزان تر از دوربین است یا نه».
سؤال درست تر این است:
«برای مسئله ای که میخواهیم حل کنیم، ساده ترین فناوری ای که بتواند دقت مورد نیاز را تأمین کند چیست؟»
اگر پاسخ سنسور لیزری باشد، استفاده از یک سیستم پیچیده تر احتمالاً توجیه اقتصادی و فنی کمتری خواهد داشت.
