Big, Bold, Fast: Advanced Optical Metrology for Large-Scale Industries

Written by Cliff Bliss, 3D Optical Sensor Commercial Operations Manager at Hexagon Manufacturing Intelligence

Masuk ke dunia metrologi optik dan satu hal jelas. Sektor bisnis yang dinamis ini terus berinovasi dengan desain baru dari mesin pengukur koordinat portable (PCMM) untuk inspeksi komponen dan alat pendukung besar. Produsen skala besar masih mencari metode optik terbaru untuk mengatasi pengukuran 3D in situ di atas area permukaan besar yang ditemukan di penerbangan, pembuatan kapal, otomotif dan industri lainnya. Kebutuhan untuk menganalisis permukaan secara detail mendorong tren untuk alat pengukuran optik yang lebih baik yang menyediakan kumpulan data yang lebih besar, berlawanan dengan alat pemeriksa lama dengan pengukuran keras.

Sistem fotogrametri optik berbasis kamera baru memperkenalkan desain baru yang merupakan perbedaan besar dari versi lama dari rangkaian alat optik tradisional. Saat sistem ini digunakan di lingkungan industri yang keras atau di luar ruangan jarak jauh, insinyur menekankan desain khusus pada keanggunan dan ketahanan sistem ini terhadap dampak stres mekanis seperti getaran atau kekutan. Selama fase penelitian dan pengembangan, pengujian yang panjang digunakan untuk memeriksa akurasi sistem di seluruh volume pengukuran. Sistem baru memasukkan dua kamera berkinerja tinggi di dalam perapian yang kokoh, memungkinkan inspeksi, pelacakan dan posisi bahkan di lingkungan produksi yang kasar dengan debu dan getaran.

Desain Baru, Pengembalian Cepat

Sistem optik modern berbasis fotogrametri hadir dalam banyak konfigurasi yang berbeda. Desain baru akan berisi dua kamera digital 8-megapixel resolusi tinggi dalam balok kamera tertutup. Kamera digital terintegrasi ini mampu menangkap dengan cepat setiap jenis target yang ditempatkan pada komponen yang akan diukur atau pada alat sondang handheld. Gambar yang dihasilkan diproses secara otomatis dan data koordinat 3D dihitung secara real time. Masalah seperti getaran, kebisingan dan perubahan posisi yang telah mengejutkan metrolog selama bertahun-tahun tidak lagi bermasalah. Ada sistem optik di pasar yang menawarkan teknologi baru yang disebut dynamic referencing, yang memungkinkan sistem untuk secara otomatis mendeteksi dan mengkompensasi gangguan lingkungan ini dengan pelacakan optik. Fungsionalitas ini menjamin stabilitas proses konstan, bahkan jika sistem dipindahkan selama sesi pengukuran.

Kemajuan Lainnya

Jarum teknologi juga telah maju dalam hal akurasi. Ada sistem pengukuran optik di pasar sekarang yang dapat mengukur objek hingga lima meter volume dengan rentang akurasi 40 hingga 80 mikron. Kemampuan baru untuk solusi berbasis kamera adalah kemampuan untuk menangkap beberapa titik secara bersamaan, dan memperluas penggunaan mereka ke pengujian beban dan pengujian kelelahan di lingkungan laboratorium, serta aplikasi statis dan dinamis lainnya. Gabungkan kemajuan ini dengan dynamic referencing, dan pengguna sekarang memiliki rangkaian alat yang dapat mendeteksi kondisi geometris dengan presisi, dan dapat digunakan di lingkungan industri yang aktif dengan downtime minimal atau tidak ada.

Menyelesaikan Pekerjaan dengan Cepat

Setiap teknisi yang pernah mencoba meratakan komponen dengan cepat dan akurat dapat menghargai kompleksitas tugas. Contoh yang baik adalah memosisi pintu mobil di sisi panel. Ini bukan pekerjaan yang mudah, tetapi tugas yang produsen mobil hadapi setiap hari dalam proses prototipe. Setiap kali baut disesuaikan di satu sisi pintu, lalu diperiksa di sisi lain, itu meremas. Latihan ini bisa berlangsung lama, melelahkan, biasanya memakan waktu hingga 30 menit untuk meratakan pintu berdasarkan data CAD dan pasnya. Skenario ini juga mengasumsikan bahwa tidak ada yang menyentuh apa pun selama prosedur.

Maka hadir sistem pelacakan optik berbasis kamera. Solusi fotogrametri ini secara intrinsik mudah diatur, sama seperti fotografer menyiapkan peralatan mereka untuk sesi foto. Seorang operator memasang bar kamera di tripod dan siap digunakan. Roller juga dapat dipasang di tripod untuk pergerakan yang lebih mudah di lantai bengkel. Sistem fotogrametri ditempatkan di posisi terbaik untuk pengukuran garis pandang, dan sensor diarahkan ke objek yang akan diukur. Seluruh proses penyiapan selesai dalam hitungan menit. Sistem baru memasukkan sensor yang dikontrol suhu, yang berarti sensor dapat mengatur stabilitas termalnya sendiri.

Kembali ke tugas memosisi pintu mobil di panel samping menggunakan teknik optik. Pertama, operator akan memberikan sinyal pada pintu dengan beberapa target sederhana. Selanjutnya, fitur kritis pintu akan ditangkap menggunakan sondah handheld untuk prosedur pra-penyelarasan. Proses yang sama akan diterapkan pada panel samping. Kedua komponen kini ditangkap ke dalam sistem koordinat masing-masing.

Teknologi berbasis kamera memungkinkan pengukuran simultan dari beberapa titik pada komponen tersebut dan juga melacak tubuh 6DoF secara dinamis. Perangkat lunak pengukuran menunjukkan progresi proses penyelarasan secara real time dengan menggunakan bendera deviasi visual di layar komputer untuk panduan. Operator dapat menggunakan data untuk memutar baut dan menyesuaikan, lalu memverifikasi saat posisi target tercapai. Singkatnya, bendera deviasi bertindak sebagai indikator untuk penyelarasan komponen yang cepat dalam beberapa menit.

Lingkungan yang Keras, Tidak Masalah

Pertimbangan klasik bagi setiap metrolog adalah apakah lingkungan industri cukup stabil untuk pengukuran. Berdasarkan ukuran objek atau rangkaian, kekhawatiran lain adalah apakah sistem metrologi akan harus dipindahkan selama sesi. Dua masalah yang tetap ini telah diatasi dengan dynamic referencing, seperti yang dibahas sebelumnya. Menggunakan target di panel samping mobil sebagai titik referensi, sistem fotogrametri dapat mengkompensasi gerakan sensor. Teknologi yang sama juga dapat mengkompensasi pengukuran objek di area yang ada getaran atau faktor lain yang berkontribusi pada lingkungan yang tidak stabil.

Karena area garis pandang objek atau rangkaian diukur secara simultan, setiap tangkapan langsung ditransformasikan ke dalam sistem koordinat global. Pengukuran diambil secara andal, bahkan jika pekerja menyentuh bagian atau mengguncang alat pendukung. Tidak perlu realinyemen manual karena sistem fotogrametri tetap online dan terus mengambil data sementara kegiatan tempat kerja sehari-hari terjadi selama sesi.

Alternatif yang Muncul

Penyedia solusi metrologi optik tentu mengikuti tren utama di industri: operasi perangkat keras yang lebih mudah, perangkat lunak yang lebih cerdas, dan pengakuisisi data yang lebih cepat. Fitur-fitur ini, bersama dengan hasil pengukuran yang andal dan stabil dari PCMM berbasis kamera yang lebih baru, menyediakan alternatif terhadap pengukur tradisional atau solusi sondah sentuh saja. Selain inspeksi presisi, sistem ini juga dapat memantau dan menyederhanakan proses montir, dan membantu memandu operator melalui pekerjaan posisi dan penyelarasan dengan umpan balik segera. Selain mempercepat proses pengukuran, sistem optik berbasis kamera saat ini beroperasi jauh lebih cepat dalam banyak aplikasi statis dan dinamis lainnya, menghasilkan penghematan waktu dan keuntungan biaya bagi mereka yang mengeksplorasi paradigma baru.

Sebelumnya Ditampilkan di Quality Magazine.