Metrologi Optik (Besar, Tebal, Cepat)

Ditulis oleh Cliff Bliss, Manajer Operasi Komersial Sensor Optik 3D di Hexagon Manufacturing Intelligence

Masuki dunia metrologi optik dan satu hal yang jelas. Sektor bisnis yang dinamis ini terus berinovasi desain baru mesin pengukur koordinat portabel (PCMM) untuk pemeriksaan komponen dan perlengkapan besar. Pabrikan skala besar masih mencari metode optik terbaru untuk mengatasi pengukuran 3D in situ pada area permukaan besar yang ditemukan di aerospace, pembuatan kapal, otomotif, dan industri lainnya. Kebutuhan untuk menganalisis permukaan secara detail dengan hati-hati mendorong tren untuk alat pengukuran optik yang lebih baik yang menyediakan set data yang lebih besar, dibandingkan dengan perlengkapan pemeriksaan gaya lama dengan pengukuran keras.

Sistem fotogrametri optik berbasis kamera baru memperkenalkan desain baru yang merupakan keberangkatan utama dari versi lama perangkat optik tradisional. Karena sistem ini digunakan di lingkungan industri yang keras atau dalam pengaturan luar ruangan yang terpencil, para insinyur menempatkan fokus desain khusus pada ketahanan dan ketahanan sistem ini terhadap dampak tekanan mekanis seperti getaran atau guncangan. Selama fase penelitian dan pengembangan, pengujian berlarut-larut digunakan untuk memeriksa akurasi sistem pada seluruh volume pengukuran. Sistem yang lebih baru menyematkan dua kamera berperforma tinggi di dalam wadah yang kokoh, memungkinkan inspeksi, pelacakan, dan pemosisian bahkan di lingkungan produksi yang kasar dengan debu dan getaran.

Desain Baru, Pengembalian Cepat

Sistem optik modern berdasarkan fotogrametri hadir dalam berbagai konfigurasi. Desain yang lebih baru akan berisi dua kamera digital beresolusi tinggi 8 megapiksel dalam sorotan kamera tertutup. Kamera digital terintegrasi ini mampu dengan cepat menangkap semua jenis target yang ditempatkan pada komponen yang akan diukur atau pada perangkat penyelidik genggam. Gambar yang dihasilkan diproses secara otomatis dan data koordinat 3D dihitung secara real time. Masalah seperti getaran, kebisingan, dan perubahan posisi yang telah mengganggu ahli metrologi selama bertahun-tahun tidak lagi menjadi masalah. Ada sistem optik di pasar yang menawarkan teknologi baru yang disebut referensi dinamis, yang memungkinkan sistem secara otomatis mendeteksi dan mengkompensasi gangguan lingkungan ini dengan pelacakan optik. Fungsionalitas ini menjamin stabilitas proses yang konstan, bahkan jika sistem dipindahkan selama sesi pengukuran.

Lebih Banyak Kemajuan

Jarum teknologi juga telah bergerak maju dalam hal akurasi. Ada sistem pengukuran optik di pasaran sekarang yang dapat mengukur objek hingga volume lima meter dengan kisaran akurasi 40 hingga 80 mikron. Kemampuan baru untuk solusi berbasis kamera adalah kemampuan untuk menangkap banyak titik secara bersamaan, dan memperluas penggunaannya menjadi pengujian beban dan pengujian kelelahan dalam pengaturan laboratorium, serta aplikasi statis dan dinamis lainnya. Gabungkan kemajuan ini dengan referensi dinamis, dan pengguna kini memiliki perangkat yang dapat mendeteksi kondisi geometris dengan presisi, dan digunakan dalam pengaturan industri dengan aktivitas tinggi dengan waktu henti minimal atau tanpa waktu henti.

Melakukan Pekerjaan Cepat

Setiap teknisi yang pernah mencoba menyelaraskan komponen dengan cepat dan akurat dapat menghargai kerumitan tugas. Contoh yang baik adalah memposisikan pintu mobil di panel samping. Ini bukan pekerjaan mudah, tetapi produsen mobil yang berusaha berjuang setiap hari dalam proses pembuatan prototipe. Setiap kali sekrup disetel di satu sisi pintu, dan kemudian diperiksa di sisi lain, itu melengkung. Latihan ini bisa menjadi proses yang panjang dan membosankan, biasanya membutuhkan waktu hingga 30 menit untuk menyelaraskan pintu berdasarkan data CAD dan kecocokannya. Skenario ini juga mengasumsikan bahwa tidak ada yang menyentuh apa pun selama prosedur.

Dengan demikian memasuki sistem pelacakan optik berbasis kamera. Solusi fotogrametri ini secara intrinsik mudah diatur, sama seperti seorang fotografer menyiapkan perlengkapan mereka untuk pemotretan. Satu operator memasang bilah kamera pada tripod dan siap digunakan. Rol juga dapat dipasang pada tripod untuk memudahkan pergerakan di sekitar lantai toko. Sistem fotogrametri ditempatkan pada posisi terbaik untuk pengukuran garis pandang, dan sensor diarahkan ke objek yang akan diukur. Seluruh proses penyiapan selesai dalam hitungan menit. Sistem baru menggabungkan sensor yang dikontrol suhu, artinya sensor dapat mengatur stabilitas termalnya sendiri.

Sekarang kembali ke tugas memposisikan pintu mobil di panel samping menggunakan teknik optik. Pertama, operator akan memberi sinyal pintu dengan beberapa target sederhana. Selanjutnya, fitur penting dari pintu akan ditangkap menggunakan probe genggam untuk prosedur pra-penyelarasan. Proses yang sama akan diterapkan pada panel samping. Kedua komponen sekarang ditangkap ke dalam sistem koordinat masing-masing.

Teknologi berbasis kamera memungkinkan pengukuran beberapa titik secara simultan pada komponen tersebut dan juga melacak bodi 6DoF secara dinamis. Perangkat lunak pengukuran menunjukkan kemajuan proses penyelarasan secara real time dengan penggunaan tanda penyimpangan visual di layar komputer sebagai panduan. Operator dapat menggunakan data untuk memutar sekrup dan menyesuaikan, kemudian memverifikasi ketika posisi yang ditargetkan tercapai. Singkatnya, tanda deviasi bertindak sebagai indikator untuk penyelarasan cepat komponen dalam beberapa menit.

Lingkungan Keras, Tidak Ada Masalah

Pertimbangan klasik dari setiap ahli metrologi adalah apakah lingkungan industri cukup stabil untuk pengukuran atau tidak. Berdasarkan ukuran objek atau perakitan, kekhawatiran lain adalah jika sistem metrologi harus dipindahkan selama sesi. Kedua masalah yang tersisa telah diatasi dengan referensi dinamis, seperti yang dibahas sebelumnya. Menggunakan target pada panel samping mobil sebagai titik referensi, sistem fotogrametri dapat mengimbangi pergerakan sensor. Teknologi yang sama ini juga dapat mengimbangi pengukuran objek di area di mana ada getaran atau faktor lain yang berkontribusi pada lingkungan yang tidak stabil.

Karena area garis pandang objek atau rakitan diukur secara bersamaan, setiap bidikan secara langsung diubah menjadi sistem koordinat global. Pengukuran dilakukan dengan andal, bahkan jika seorang pekerja menyentuh bagian atau mengguncang perlengkapan. Tidak diperlukan penataan ulang manual karena sistem fotogrametri tetap online dan terus memperoleh data sementara aktivitas tempat kerja sehari-hari terjadi selama sesi.

Alternatif yang Muncul 

Penyedia solusi metrologi optik tentu mengikuti tren arus utama di industri:pengoperasian perangkat keras yang lebih mudah, perangkat lunak yang lebih cerdas, dan akuisisi data yang lebih cepat. Fitur-fitur ini, ditambah dengan hasil pengukuran yang andal dan stabil dari PCMM berbasis kamera yang lebih baru, memberikan alternatif untuk pengukur tradisional atau solusi hanya probe sentuh. Selain pemeriksaan presisi, sistem ini juga dapat memantau dan menyederhanakan proses perakitan, dan membantu memandu operator melalui pekerjaan pemosisian dan penyelarasan dengan umpan balik langsung. Selain mempercepat proses pengukuran, sistem optik berbasis kamera saat ini beroperasi secara signifikan lebih cepat di banyak aplikasi statis dan dinamis lainnya, menghasilkan penghematan waktu dan keuntungan biaya bagi mereka yang memanfaatkan paradigma baru.

Sebelumnya Ditampilkan di Majalah Kualitas.