Dlaczego system VMM jest preferowanym wyborem w przypadku produkcji o dużej różnorodności części przy niskich partiach?

Produkcja obecnie znacznie różni się od tej sprzed 20 lat. Obecnie rzadko zdarza się, że przez miesiące wytwarza się ten sam element na linii produkcyjnej. Obecnie przepływ zamówień jest ciągły, a produkcja znacznie bardziej zróżnicowana. Pewnego dnia zadaniem może być seria precyzyjnych uchwytów, następnego dnia – seria obudów plastycznych, a dzień po tym – zestaw niestandardowych komponentów do prototypu. Taka ciągła różnorodność określa się mianem produkcji o wysokiej mieszance i niskim wolumenie i stwarza unikalny zestaw wyzwań w zakresie kontroli jakości.

Starsze, tradycyjne narzędzia pomiarowe oparte są na koncepcji powtarzalności. Są one bardzo skuteczne przy zadaniach powtarzalnych, czyli przy wielokrotnym pomiarze tego samego elementu. Jednak różnorodność stanowi przeciwieństwo powtarzalności. Gdy każde zadanie jest inne, potrzebne są narzędzia pomiarowe zaprojektowane tak, aby szybko dostosować się do nowych warunków, i które nie karzą użytkownika za przełączanie się między różnymi częściami. Właśnie w tym obszarze szczególnie dobrze sprawdzają się maszyny wizyjne do pomiarów (VMM).

Problem pomiaru w środowiskach o dużej różnorodności produktów

Zaczynając od środowisk o dużej różnorodności produktów i niskiej objętości produkcji, widzimy rzeczywistość na linii produkcyjnej. Operatorzy muszą ciągle zmieniać zadania, zajmując się różnymi komponentami. Każdy komponent ma inne kształty, kluczowe cechy oraz wymagania dotyczące kontroli jakości. W przypadku narzędzi ręcznych, takich jak suwmiarki i mikrometry, każdy nowy detal staje się nowym doświadczeniem szkoleniowym. Operatorzy muszą nauczyć się, gdzie dokonywać pomiarów, jak trzymać detal oraz jak dokumentować uzyskane dane. Wyobraź sobie, że trzeba to robić dla dziesięciu, dwudziestu różnych zadań w ciągu tygodnia. Jest to ogromna, nieefektywna strata czasu.

CMM, czyli maszyny pomiarowe współrzędnościowe, charakteryzują się niezwykle dużą dokładnością, ale mają również swoje wady, które należy wziąć pod uwagę. Prawie każda nowa część będzie wymagała wykonania specjalnego uchwytu do jej mocowania. Dodatkowo konieczne będzie wykonywanie programu pomiarowego dla danej części. W przypadku małych partii części czas przygotowania stanowiska pomiarowego przeważnie przekroczy czas rzeczywistego pomiaru. Biorąc pod uwagę różnorodność zadań wykonywanych w ciągu miesiąca, metoda ta nie jest zbyt zrównoważona.

W tej branży producenci cenią narzędzia pomiarowe, które nie wymagają długotrwałego przygotowania i konfiguracji. Chcą móc przechodzić od jednego zadania do drugiego bez konieczności poświęcania godzin na montaż przyrządów, przygotowywanie uchwytów oraz programowanie. Maszyny wideo pomiarowe rewolucjonizują ten proces.

Mniej czekaj, więcej mierz

Maszyny pomiarowe wideo (VMM) mają większą przewagę nad maszynami pomiarowymi komputerowymi (CMM), ponieważ nie wymagają fizycznych uchwytów. Tradycyjne maszyny CMM z sondą dotykową muszą dokładnie znać położenie elementu w przestrzeni. Oznacza to zwykle solidne zamocowanie elementu lub umieszczenie go w specjalnym, wykonanym na zamówienie uchwycie. W przypadku małoseryjnej produkcji czas poświęcony zaprojektowaniu i wytworzeniu takiego uchwytu może być dłuższy niż sam proces kontroli jakości.

Działanie VMM różni się od działania CMM. Wykorzystują one optyczne metody pomiaru (OM). Wystarczy po prostu umieścić element na stole pomiarowym. Gdy kamera przechwytuje obraz elementu, oprogramowanie natychmiast wykrywa jego położenie. Nie ma potrzeby mocowania elementu za pomocą śrub lub budowy specjalnego uchwytu. To wszystko — wystarczy położyć element i przeprowadzić pomiar. Taka elastyczność, polegająca na możliwości pomiaru elementów bez konieczności dodatkowego przygotowania stanowiska, pozwala zaoszczędzić dużo czasu. W rzeczywistości zmniejsza ona wąskie gardło w procesie kontroli jakości i dopasowuje ten proces do ogólnego przepływu produkcji.

Szybkie programowanie dla zmieniających się komponentów

Dodatkowym wyzwaniem w przypadku produkcji o wysokiej różnorodności jest programowanie. W przypadku tradycyjnych maszyn pomiarowych współrzędnościowych (CMM) stworzenie procedury pomiarowej dla nowej części jest czymś w rodzaju sztuki. Należy ustalić układ współrzędnych, określić miejsca sondowania oraz zdefiniować procedury pomiarowe. Dla części, która ma zostać wyprodukowana dziesięć razy, programowanie wydaje się nieproporcjonalnie uciążliwe.

Maszyny wizyjne do pomiarów eliminują ten wysiłek. Ich oprogramowanie zostało zaprojektowane z myślą o łatwości użytkowania. Użytkownicy mogą tworzyć procedury pomiarowe w kilku kliknięciach nad poszczególnymi cechami elementu. Oprogramowanie zawiera również funkcję automatycznego pomiaru podstawowych kształtów geometrycznych, co oznacza, że nową część o skomplikowanej geometrii można szybko sprawdzić bez konieczności ręcznego programowania. Użytkownik oprogramowania skupia się na pomiarze, a nie na programowaniu samego oprogramowania.

Obsługa różnorodnych rozmiarów części

W produkcji o dużej różnorodności trudno przewidzieć, jaki będzie następny wytwarzany element. Może to być mały detal, na przykład złącze, które można trzymać między palcami, ale też duży element, np. obudowa o długości kilku cali. Dobrze zaprojektowane narzędzie pomiarowe musi radzić sobie z obydwoma skrajnościami i zachowywać przy tym dokładność.

Maszyny wideo pomiarowe zostały zaprojektowane właśnie z myślą o takiej elastyczności. Posiadają stoły dopasowane do wszystkich rozmiarów. Ich optyczny system zoom pozwala wyraźnie widzieć zarówno drobne szczegóły, jak i duże cechy geometryczne. Niektóre z nich wyposażone są nawet w podwójny system powiększenia, łączący szeroki zakres powiększenia z wysoką rozdzielczością w jednej konfiguracji. Oznacza to, że nie trzeba posiadać osobnych maszyn do pomiaru małych i dużych elementów – jedna maszyna wideo pomiarowa (VMM) radzi sobie ze wszystkimi. Dla warsztatu o dużej różnorodności produktów jest to praktyczna zaleta.

Niezbędna precyzja bez konieczności częstego ponownego kalibrowania

Niezależnie od użytego narzędzia pomiarowego i techniki pomiaru, kluczowe znaczenie ma dokładność. W środowiskach o dużej różnorodności części do pomiaru mogą być wykonane z różnych i zmiennych materiałów, np. metalu, tworzyw sztucznych i gumy. Każdy z tych materiałów oddziałuje w sposób charakterystyczny z narzędziami pomiarowymi. Sondy dotykowe mogą odkształcać materiały gumowe, podczas gdy pomiary ręczne zależą od poziomu umiejętności oraz zmęczenia operatora.

Pomiar za pomocą powiększenia nie dotyka elementu, lecz opiera się na użyciu światła i kamer o wysokiej rozdzielczości. Oznacza to uzyskiwanie spójnych wyników – niezależnie od tego, czy mierzy się stal hartowaną, czy miękką plastikową. Brak odchylenia sondy, brak odkształcenia oraz brak wpływu operatora. Po skalibrowaniu maszyna zachowuje tę dokładność, ponieważ wariacje wynikające z pomiaru miękkich lub twardych części są praktycznie eliminowane. Ta spójność jest kluczowa przy produkcji dla wymagających branż, takich jak przemysł lotniczy, motocyklowy lub medyczny. Buduje zaufanie do danych jakościowych.

Stacja produkcyjna: pomiar za pomocą powiększenia – przykłady praktyczne.

Wartość ta nie jest jedynie teoretyczna, ale także praktyczna – użytkownicy mogą ją wykorzystać w codziennej pracy. Jeden z klientów stwierdził, że zmieniła ona ich maszynę do kontroli jakości. Powiedzieli, że pozwoliła skrócić czas inspekcji o 40 procent, przy zachowaniu nadal wysokiej precyzji. Inny klient zaznaczył, że maszyna świetnie radzi sobie zarówno z małymi elementami, jak i dużymi przedmiotami obrabianymi, bez żadnej utraty dokładności. Właśnie taką zdolność do obsługi różnorodnych zadań poszukują właśnie tacy użytkownicy.

Właściciele warsztatów powiedzą wam, że czas jest najważniejszym zasobem w ich działalności gospodarczej. Każde rozwiązanie, które minimalizuje czas przygotowania maszyny, upraszcza programowanie oraz zapewnia spójne i niezawodne rezultaty, jest nieocenione. Jest to główna przyczyna, dla której właściciele warsztatów przechodzą na technologię pomiarów wideo.

Zaprojektowano z myślą o wszechstronności.

Elastyczność jest podstawą technologii pomiaru wideo, a to właśnie ona czyni je tak przydatnymi. Ich projekt pozwala uniknąć wykonywania miliona powtórzeń tego samego pomiaru na tym samym próbkach. Nie trzeba będzie poświęcać niepotrzebnego czasu na programowanie ani tworzyć niestandardowych uchwytów dla każdego zadania. Wystarczy umieścić próbkę, dokonać pomiaru i przejść do kolejnej próbki. Ta pozornie prosta procedura wynika z zaawansowanego inżynierii optycznej oraz inteligentnego oprogramowania, które przejmuje większość monotonnych zadań.

Elastyczność nie jest cechą pożądaną, lecz podstawowym wymogiem dla firm produkujących w warunkach produkcji o dużej różnorodności i niskiej objętości. Pozwala im przyjmować szerszy zakres zleceń, reagować na zmieniające się potrzeby klientów oraz utrzymywać stałą jakość.

Podsumowanie

Trend w kierunku produkcji o dużej różnorodności i niskich partiach nie zanika. Wręcz przeciwnie – staje się standardem w przemyśle produkcyjnym. Firmy, które odnoszą sukces w takim środowisku, to te, które inwestują w elastyczne rozwiązania. Wideo-maszyna pomiarowa jest doskonałym przykładem takiego rozwiązania. Eliminuje konieczność stosowania czasochłonnego uchwytniającego sprzętu pomiarowego. Jest łatwa w programowaniu. Obsługuje części o dowolnych rozmiarach. Ostatecznie charakteryzuje się wysoką niezawodnością. Zapewnia ten sam poziom dokładności pomiaru na różnych materiałach, nawet na elementach o zróżnicowanej geometrii.

Dla nowoczesnych operacji produkcyjnych funkcjonalność wideo-maszyny pomiarowej wykracza daleko poza rolę zwykłego narzędzia pomiarowego. Jest to elastyczny system chroniący Twój standard jakości oraz umożliwiający bezproblemowe przełączanie się między różnymi zadaniami produkcyjnymi. Z tych powodów jest ona szczególnie zalecana do realizacji zadań o dużej różnorodności i niskich partiach.