Meningkatkan Metrologi Dalam Bengkel: Layanan Walk-Up untuk Inspeksi Bagian Presisi
Ada banyak kalinya ketika seorang tukang mesin, saat memotong beberapa bagian atau bersiap untuk produksi awal, perlu memeriksa beberapa bagian atau beberapa fitur kritis. Permukaan perlu diperiksa spot, keberundukan atau konsentrisitas perlu dikonfirmasi. Terkadang hand gage akan bekerja, tetapi dengan bagian yang semakin kompleks dan jadwal yang semakin sempit, mesin yang lebih canggih seringkali diperlukan.
“Mungkin ada seorang pembuat alat yang sedang menggerinda cutter atau membuat form tool khusus yang hanya ingin mengukur radius,” kata Mark Arenal, general manager Starrett Kinemetric Engineering (Laguna Hills, CA). Dalam hal itu, dia membutuhkan instrumen metrologi walk-up yang dapat disesuaikan dan mampu melakukan berbagai macam pengukuran. “Banyak instrumen yang kami buat berfungsi dengan baik untuk ‘walk-up metrology’ di lantai bengkel,” katanya. Contoh yang baik adalah AVR dan MVR line Starrett dari sistem visi 2D. Ini bervariasi dari manual hingga full CNC. Pembuat alat dapat datang, meletakkan bagiannya pada unit di atas stage, mengambil gambar radius cutter dan dengan cepat mengambil pengukuran, menurut Arenal. “Sangat sederhana. Satu fitur, satu pengukuran, dia mendapatkan beberapa data, menuliskannya dan pergi,” katanya.
Kunci dari konsep ini, terutama untuk mesin CNC, ada setara pada perangkat lunak seperti pada mesin itu sendiri. “Sistem perangkat lunak membuatnya relatif mudah digunakan dalam skenario tersebut, dengan pelatihan minimal. Anda sebenarnya dapat menyentuh fitur yang Anda lihat di layar dan mengukurnya,” katanya.
Namun, untuk benar-benar hemat biaya, mesin juga harus dapat disesuaikan untuk produksi volume lebih tinggi. “Misalnya, Anda mungkin memiliki seorang pengawas yang ingin melakukan first article inspection 100% pada beberapa bagian—katakanlah, 10 atau 20 bagian. Pengawas tersebut dapat menulis part program pada mesin yang sama dan membuat urutan pengukuran untuk mengukur bagian pertama, dengan semua data yang dibutuhkan dan format laporan. Selesai, pengguna dapat menyimpan part program dan kemudian mengukur sisa bagian dalam batch,” katanya. “Peralatan ini akan lebih berharga bagi perusahaan jika [dapat menampung] beberapa pengguna dan pekerjaan mereka dapat diperiksa.”
Alat yang sangat produktif dari Starrett, menurut Arenal, adalah HVR100-FLIP, dirilis pada 2017. Sistem pengukuran visi benchtop ini dapat digunakan dalam orientasi vertikal atau horizontal, dan memiliki digital video resolusi tinggi dan optik presisi untuk pengukuran bidang pandang yang akurat hingga 90 mm, menurut perusahaan.
Kemudahan dan Akurasi
Salah satu alasan yang menarik di balik penggunaan sistem visi dan multi-vision dijelaskan oleh David Wick, manajer, product management untuk Carl Zeiss Industrial Metrology Technology LLC (Maple Grove, MN). “Orang yang ingin walk-up metrology biasanya tidak mencari akhir dari satu separuh mikron,” katanya. Kemudahan penggunaan biasanya lebih penting daripada akurasi. “Ini adalah perubahan paradigma. Yang penting adalah kemudahan penggunaan dan repeatabilitas,” katanya. Dia menyebutkan walk-up metrology memerlukan sistem yang dapat mengenali fitur umum seperti lingkaran, radius dan slot. “Jadi, Anda bisa menekan tombol, segera menetapkan pengukuran, mengetik dimensi dan toleransi, dan selesai,” katanya. Dia setuju bahwa sistem visi, seperti line O-Select Zeiss, ideal untuk walk-up metrology. Sistem visi Zeiss mencakup suite perangkat lunak lengkap untuk mengidentifikasi fitur umum dan membuat part program.
Konsistensi juga penting. “Anda ingin mesin memberikan pengukuran yang baik siapa pun yang menyentuhnya,” kata Wick. Ini berarti, menurut pendapatnya, kepatuhan terhadap standar ISO dan kemampuan untuk menangkap pengukuran rutin dalam part program. “O-Select dikalibrasi ke standar ISO 10360-7,” katanya. “Ini secara otomatis fokus, menerangi, dan dapat menangani beberapa salinan bagian yang sama,” katanya. Reusability juga penting. “Misalnya, kemarin Anda membuat program cepat untuk mengukur lima dimensi pada objek 2D datar baru, dan hari ini Anda datang dengan enam prototipe. Tempatkan di mesin, tekan tombol dan mesin akan mengukur semua enam, satu demi satu,” katanya. “Kami melihat itu sering.”
Tim Moriarty, senior VP untuk QVI (Rochester, NY), setuju bahwa sistem video yang lebih baru lebih mudah digunakan. Dia menyebutkan bahwa untuk penggunaan di lantai bengkel, mereka bersaing dengan alat tangan, seperti mikrometer atau bahkan alat yang lebih canggih seperti optical comparator yang membutuhkan sedikit atau tidak perlu pelatihan. Oleh karena itu, penekanan pada kesederhanaan. “Beberapa sistem pengukuran kami memungkinkan siapa pun secara harfiah datang, meletakkan bagian dalam posisi apa pun tanpa fixture, menekan tombol dan segera mendapatkan serangkaian pengukuran pada bagian—bahkan bagian first article atau in-process,” katanya.
Moriarty setuju dengan yang lain yang diwawancarai untuk artikel ini bahwa kemudahan penggunaan ini mengarah pada transfer data yang mudah untuk kontrol proses dan pencatatan. Keuntungan sistem video yang mudah digunakan adalah bahwa mereka secara inherit akurat dan cepat dibandingkan perangkat walk-up lainnya. “Kami mencoba meningkatkan pengalaman mengambil sepasang caliper atau meletakkan bagian pada comparator,” katanya, dengan memberikan pengukuran yang lebih cepat dan lebih akurat. Dia menyebutkan bahwa sistem pengukuran video, seperti series QVI Snap, dengan mudah memberikan akurasi hingga 0,0001–0,0002 inci (0,00254–0,00508 mm).
“Rentang baru kami dari Snap large field of view (LFOV) video measuring machines memenuhi permintaan ini,” katanya. Snaps memiliki FOV 100-mm, feature extraction, automatic parts ID, dan akurasi lebih baik dari 0,0001 inci, menurut perusahaan. Model bervariasi dari Snap100 benchtop dengan FOV diameter 100-mm dan tanpa stage bergerak hingga Snap 350 dengan lebih dari 350 × 350 mm rentang pengukuran.
Dimensi Ketiga
Ada kalinya pengukuran yang lebih lengkap di dimensi ketiga diinginkan atau diperlukan, bahkan dalam skenario walk-up metrology. Untuk itu Moriarty merujuk pada QVI Fusion 400 perusahaan, sistem pengukuran multisensor LFOV yang mengotomatisasi pengukuran 3D. Ini memiliki volume pengukuran 350 × 250 × 250 mm dan mampu multisensor dengan video measuring dan trigger serta scanning probes yang tersedia. Ini mencakup TeleStar Plus interferometric TTL laser.
Sementara sistem visi ideal untuk dua dimensi dan sistem multisensor berdasarkan visi ideal untuk dua-setengah dimensi, terkadang pengukuran dalam 3D penuh diperlukan. “Itulah tempat blue light scanners ideal untuk konsep walk-up metrology ini,” kata Wick. Zeiss menawarkan line Comet-nya dari 3D scanners berdasarkan teknologi blue light. “Anda dapat meletakkan workpiece atau bagian 3D Anda pada meja rotary-nya, menekan tombol pada laptop dan itu akan memutar meja rotary, memindai workpiece, dan membuat model 3D darinya,” katanya. Pengukuran dimensi dan toleransi kritis memerlukan model CAD yang tersedia. Namun, jika ada, itu mungkin merupakan puncak dari konsep walk-up metrology.
“Kami melihat tren yang jelas dengan operator yang harus memeriksa lebih dekat ke titik produksi, dengan insinyur produksi dan operator yang harus melakukan pengukuran yang baik pada langkah-langkah tengah dalam proses produksi,” kata Dan Brown, director, product management untuk Creaform Inc. (Lévis, CA). Dia setuju sepenuhnya bahwa menangkap pengukuran 3D memerlukan perangkat 3D, seperti perangkat HandyScan 3D, HandyProbe dan MetraScan 3D Creaform. Dia menyebutkan bahwa ada permintaan yang besar untuk pengukuran metrologi 3D dalam rentang pengukuran 25–75 µm, rentang akurasi ideal dari perangkat ini.
“Caliper sangat baik, tetapi tidak cukup untuk mengukur bagian yang kompleks dalam 3D dengan cepat,” katanya. CMM akurat, tetapi memerlukan part program—biasanya—dan keahlian yang cukup untuk dioperasikan dengan baik. Itu membuat kemudahan penggunaan dan portabilitas tipikal scanner ideal dalam aplikasi di mana akurasi menengah diperlukan. Kecepatan memberikan kemudahan penggunaan sendiri. 3D optical scanners, termasuk blue light scanners seperti yang dari Creaform (dan lainnya), biasanya mengumpulkan tingkat data yang tinggi, dari 100.000 hingga 1 juta titik per detik—lebih cepat dari CMM tipikal dan menyediakan utilitas walk-up.
Poin kunci lain, menurut pendapatnya, adalah portabilitas. “Beberapa pelanggan kami memiliki tempat yang ditentukan untuk menggunakan scanner, di mana mereka membawa bagian ke sana,” katanya. “Tetapi kadang-kadang mereka membawa perangkat ke titik penggunaan.” Ini dalam arti walk-up metrology sebaliknya. Keuntungan menyimpan perangkat di lokasi pusat adalah bahwa itu berada di lingkungan yang terkontrol. Keuntungan dapat memindahkannya adalah fleksibilitas.
Brown menunjukkan masalah universal lain yang dimiliki walk-up metrology bersama dengan metrologi secara umum—interaksi antara persyaratan pelatihan dan teknologi yang mudah digunakan dan dipahami. “Saya akan membagi setiap operasi metrologi menjadi dua bagian, pengukuran dan inspeksi,” katanya. Pengukuran adalah mengambil titik 3D dan memasukkannya ke komputer. Yang Anda butuhkan adalah perangkat lunak inspeksi untuk mengekstrak informasi ke fitur yang ingin Anda ukur. Poinnya adalah dalam setiap operasi manufaktur Anda membutuhkan orang yang terlatih dalam kedua aspek pengukuran dan inspeksi. Bahkan lebih baik adalah sistem dan perangkat lunak pengukuran dan inspeksi yang sama-sama mudah digunakan. “Metrolog yang terlatih sulit ditemukan,” katanya, menjelaskan penekanan Creaform pada pengembangan perangkat lunak inspeksi dan peralatan pengukuran yang mudah digunakan.
Alat lain yang memberikan pengukuran 3D adalah XM series hand-held CMM dari Keyence Corp. of America (Itasca, IL). “Ini dirancang untuk digunakan di mana pun di lingkungan apa pun dan untuk memungkinkan pengguna datang dan mendapatkan jawaban cepat,” kata Steve Chirichella, regional product sales director untuk Keyence. Perusahaan memasangnya sebagai portable CMM. Sebuah kamera menangkap cahaya near-infrared yang dipancarkan dari tujuh penanda yang berbeda pada probe handheld untuk menentukan posisi ujung stylus. “Tidak ada bagian yang bergerak,” katanya. “Kami membuang encoder atau apa pun yang aus, membuat mesin tahan lama dan menghilangkan kebutuhan untuk pemeliharaan dan rekalibrasi.” Bagian ditempatkan pada stage yang dapat digerakkan. Harus diperhatikan bahwa sistem ini dirancang untuk bagian dalam rentang 3 × 2 × 1′ (0,9144 × 0,6096 × 0,3048 m).
Sambil tidak memerlukan part program spesifik untuk melakukan pengukuran, perangkat dapat menangkap program menggunakan augmented reality. Ini mencakup kamera kecil di ujung probe yang dapat menampilkan tidak hanya penampilan luar target tetapi juga deskripsi pengukuran dan nilai yang diukur. Perangkat lunak mencakup kemampuan untuk menghasilkan laporan dengan foto yang diambil dari kamera ujung probe. Untuk setiap titik pengukuran, perangkat menampilkan nama dan nomor elemen serta hasil pengukuran secara real time, pada gambar yang ditangkap oleh kamera yang ditampilkan di monitor di depan operator. “Kadang-kadang pelanggan kami meletakkan perangkat XM pada gerobak daripada lokasi pusat, membawa perangkat ke tempat kerja,” katanya. Ini sangat berguna di bengkel mesin yang memproduksi bagian yang kompleks dalam volume kecil dengan campuran yang tinggi.
Konsep Alternatif
Chirichella juga menyebutkan bahwa sistem video IM Keyence mungkin juga cocok dengan konsep walk-up. Sistem ini dirancang untuk mengganti optical comparator atau membawa optical comparator ke abad ke-21, katanya. Berbeda dengan perangkat lain yang diiklankan sebagai mampu walk-up, series IM memerlukan part program untuk ditulis untuknya. “Mesin ini dibangun untuk kecepatan dan kesederhanaan yang hampir menyakitkan,” katanya. Ada juga fitur yang disebut “automatic measure” di mana operator meletakkan bagian pada stage, menggambar kotak, dan itu mengukur semua yang lebih cocok dengan paradigma walk-up. Chirichella menceritakan tentang satu perusahaan yang menggunakan laboratorium kualitas mereka untuk menulis program untuk enam atau tujuh mesin yang tersebar di sekitar pabrik, yang memungkinkan pengguna akses cepat ke part program yang telah divalidasi.
Peralatan lain yang teruji dan terbukti, seperti manual CMM, juga cocok dengan konsep walk-up metrology, menurut Gene Hancz, product specialist untuk CMM di Mitutoyo America Corp. (Aurora, IL). Dia setuju bahwa tren adalah peralihan dari ketergantungan sepenuhnya pada departemen inspeksi ke dalam membuat perangkat metrologi dapat diakses untuk memeriksa pekerjaan mereka sendiri. Dia menyebutkan bahwa mayoritas penjualan CMM saat ini dikontrol CNC, di mana manual CMM memberikan nilai untuk pengukuran satu dimensi yang sederhana. “Manual CMM dapat digunakan dengan dua cara,” katanya. “Satu adalah di mana part program digunakan untuk pemeriksaan yang sangat spesifik yang digunakan cukup sering. Yang lain adalah di mana tidak ada program sama sekali, dengan seseorang datang untuk melakukan pemeriksaan satu, atau dua atau tiga dimensi, dan mereka mengatur semuanya secara manual.” Itu sesuai dengan definisi yang sangat walk-up metrology.
Contoh yang baik adalah Mitutoyo Crysta-Plus M Series 196-Manual-Floating Type CMM, yang mengukur bagian hingga 700 × 1000 × 600 mm. Hancz mengatakan itu ideal untuk tugas harian, seperti menyiapkan mesin perkakas untuk memeriksa bagian awal.
Terakhir, alat terpanggil tidak boleh diabaikan dalam konteks walk-up metrology. “Height gages dan surface plates adalah item paling umum di bengkel,” kata Mike Creney, vice president penjualan Mitutoyo. “Sebagian besar tidak membutuhkan daya atau udara dan dengan beberapa keterampilan matematika yang layak siapa pun dapat mengukur, memeriksa dan mengevaluasi bagian untuk penerimaan toleransi. Cara lama masih bekerja dengan height stands, test indicators dan itu masih yang paling murah.” Yang terbaik adalah alat tangan mudah diajarkan ke pengguna paling pemula. Perkembangan terbaru dalam alat tangan dari Mitutoyo termasuk QuantuMike, mikrometer kecepatan tinggi, dan mikrometer MDH dengan resolusi 0,0001-mm. “Ini membawa resolusi terbaik di dunia ke lantai bengkel,” katanya.
Creney juga menunjukkan peralatan lain yang teruji dan terbukti, banyak yang disediakan oleh Mitutoyo, seperti profile projector dan perangkat kekasaran permukaan, meskipun mereka memerlukan pengetahuan tambahan untuk dioperasikan. Perangkat CNC otomatis tidak boleh sepenuhnya diabaikan dalam skenario walk-up. “Cara yang umum adalah menggunakan sistem CNC dengan jig atau fixture cepat yang dipasang pada perangkat pengukuran,” kata Creney. “Jika Anda menggunakan beberapa bor, Anda mungkin memiliki sistem keberundukan di lokasi pusat. Di tahap pemantauan Anda dapat memiliki mounting fixture khusus untuk memusatkan bagian dan cukup meletakkan workpiece silindris ke dalam fixture, mengencangkan tangan dan menekan tombol. Dalam hitungan menit Anda dapat mengevaluasi keberundukan dan offset atau memodifikasi setup bor.”
Sebelumnya Ditampilkan di AdvancedManufacturing.org.
