Đo lường học và dụng cụ đo

Dimensional measurement

Báo cáo một con số đối chiếu với bản vẽ là một công việc khác với việc tìm ra lỗi.

Khoảng cách, đường kính, góc và khe hở, được đo trên từng chi tiết thay vì chỉ lấy mẫu. Điều gì quyết định con số đó có đáng tin hay không, và khi nào dung sai đòi hỏi bạn phải dùng quang học telecentric.

Non-contact
không gì chạm vào chi tiết
100%
mọi chi tiết, không phải lấy mẫu
In-line
theo đúng nhịp sản xuất, không cần trạm dụng cụ đo
Part lit from behind producing a high contrast silhouette with clean measurable edges

Đo lường kích thước bằng thị giác là gì?

Đo một đặc điểm từ hình ảnh và báo cáo nó dưới dạng một con số thực đối chiếu với dung sai bản vẽ. Không giống như phát hiện lỗi, kết quả đầu ra là một giá trị chứ không phải một phán quyết, điều đó có nghĩa là hiệu chuẩn và quang học quyết định con số đó có đáng tin hay không từ rất lâu trước khi phần mềm quyết định điều đó.

Những gì được đo

Sáu phép đo bao quát hầu hết các dây chuyền

Distance

Giữa hai cạnh, hai đặc điểm, hoặc một đặc điểm và một chuẩn (datum). Đây là phép đo phổ biến nhất trên dây chuyền, và là phép đo thường được quy định là khe hở nhất.

Đường kính và bán kính

Trên các lỗ, lỗ khoan, chốt và góc bo tròn. Được khớp từ cung tròn phát hiện được thay vì từ hai điểm đối diện, đó là lý do nó chấp nhận được cạnh bị che khuất một phần.

Angle

Giữa hai cạnh hoặc hai đường dựng. Góc uốn, vát mép, và độ vuông góc của một đặc điểm đã tạo hình.

Position

Vị trí của một đặc điểm so với chuẩn (datum). Vị trí chân cắm trên đầu nối, vị trí lỗ trên chi tiết dập, vị trí in trên nhãn.

Khe hở và độ bằng phẳng

Khoảng cách và độ chênh lệch bề mặt giữa hai chi tiết lắp ráp. Là yêu cầu về ngoại quan đối với chi tiết trang trí và yêu cầu về chức năng đối với gioăng đệm.

Chiều rộng và chiều dài

Kích thước bao tổng thể của chi tiết, chiều rộng ép đùn, chiều dài cắt trên vật liệu liên tục. Thường là kiểm tra phát hiện sự cố dụng cụ gia công đầu tiên.

Những phần khó

Bốn yếu tố quyết định con số đó có thực sự chính xác hay không

Đo lường thất bại theo cách khác với phát hiện lỗi. Phát hiện lỗi thì hoặc tìm ra lỗi, hoặc không. Một phép đo có thể sai một cách đầy tự tin, điều này còn tệ hơn.

Diagram of a standard lens field of view widening with distance, the source of perspective error in measurement
Trường nhìn của ống kính tiêu chuẩn mở rộng theo khoảng cách. Sự mở rộng đó chính là sai số phối cảnh mà ống kính telecentric loại bỏ, và với dung sai chặt thì đó là toàn bộ lý do.

Sai số phối cảnh chính là sai số đo lường

Ống kính tiêu chuẩn sẽ chụp ảnh một chi tiết cao hơn 2 mm với kích thước lớn hơn một chút, và nhìn các đặc điểm nằm xa tâm hơi lệch góc. Sự thay đổi đó phụ thuộc vào vị trí ngẫu nhiên của chi tiết, nên không có hiệu chuẩn nào loại bỏ được nó. Khi sai số này ăn vào dung sai, quang học telecentric là giải pháp cần thiết chứ không phải là một lựa chọn xa xỉ.

Dung sai phải được xác định trước

Thị giác máy có thể đo chính xác đến một phần nhỏ của pixel, nhưng không gì có thể cho bạn biết điều gì là chấp nhận được. Xác định dung sai bản vẽ trước khi thiết kế hệ thống là điều biến việc chọn quang học thành một phép tính thay vì một sự phỏng đoán, và tránh được việc phát hiện tốn kém hơn nhiều rằng trạm đo không thể đạt được một con số mà chưa ai từng thống nhất.

Các cạnh không sắc nét vô hạn

Một cạnh thực tế trải rộng trên nhiều pixel, và ranh giới thực sự nằm ở đâu phụ thuộc vào ánh sáng cũng nhiều như phụ thuộc vào hình học. Ánh sáng chiếu trước lên một cạnh bo tròn sẽ làm cạnh biểu kiến di chuyển theo góc chiếu sáng. Ánh sáng ngược tạo ra một hình bóng có cạnh luôn nằm ở cùng một vị trí mỗi lần, đó là lý do nó là lựa chọn mặc định cho việc đo lường.

Độ lặp lại quan trọng hơn độ chính xác

Một trạm đo có giá trị trung bình đúng nhưng phân tán giữa các chi tiết thì không thể dùng để ra quyết định xử lý. Độ lặp lại chính là điều mà một nghiên cứu dụng cụ đo đo lường, và đây là yêu cầu hợp lý đối với một hệ thống thị giác trước khi nó kiểm soát sản xuất, chứ không phải sau đó.

Cách quy định thông số

  1. Xác định dung sai từ bản vẽ. Không phải là "càng chính xác càng tốt". Một con số, kèm theo giá trị cộng trừ của nó.
  2. Xác định bạn đang đo lường hay đang phát hiện lỗi. Nếu chỉ cần một phán quyết đạt hay không đạt là đủ, thì bạn đang phát hiện lỗi, và quang học sẽ rẻ hơn nhiều.
  3. Tính toán số pixel cần thiết trên đặc điểm cần đo sao cho độ bất định chỉ chiếm một phần nhỏ của dung sai, sau đó để trường nhìn và ống kính được xác định theo. Công cụ tính toán quang học của chúng tôi thực hiện việc này cho cả phương án tiêu chuẩn lẫn telecentric.
  4. Ước tính chiều cao chi tiết và sự thay đổi vị trí gá đặt, và kiểm tra xem sai số phối cảnh phát sinh có nằm trong dung sai hay không. Nếu không, hãy dự trù ngân sách cho quang học telecentric.
  5. Thống nhất cách thức xác minh. Một nghiên cứu độ lặp lại trên các chi tiết thực tế, trước khi trạm đo kiểm soát sản xuất.
Trusted by

Manufacturers running Overview AI in production

Toyota
Honda
Mitsubishi
Tyson
Schaeffler
Amphenol
Molex
Clorox
Henkel
Aisin
Milliken
Tillamook
Zipline
Parker Hannifin

FAQ

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa đo lường và phát hiện lỗi là gì?

Chúng trả lời những câu hỏi khác nhau và được quy định theo cách khác nhau. Phát hiện lỗi hỏi liệu có tồn tại thứ gì đó không nên có: vết xước, vết nứt, nhiễm bẩn. Đo lường hỏi một thứ gì đó lớn bao nhiêu, và báo cáo một con số đối chiếu với dung sai bản vẽ. Sự khác biệt này quan trọng về mặt thương mại vì đo lường là yêu cầu khắt khe hơn trong hai loại. Nó cần hiệu chuẩn, cần quang học không gây ra sai số, và cần con số đó có độ lặp lại. Yêu cầu đo lường trong khi thực chất chỉ cần phát hiện lỗi là một trong những cách phổ biến nhất dẫn đến mua thừa năng lực kiểm tra.

Đo lường bằng thị giác có thể chính xác đến mức nào?

Độ chính xác phụ thuộc vào số lượng pixel bao phủ trên đặc điểm cần đo và việc quang học có gây ra sai số phối cảnh hay không, vì vậy một con số đơn lẻ được nêu ra mà không kèm theo trường nhìn thì không có ý nghĩa gì. Cách quy định hữu ích là làm ngược lại từ bản vẽ: xác định dung sai trước, rồi trường nhìn và quang học cần thiết để đạt được dung sai đó sẽ được tính toán ra. Theo nguyên tắc chung, độ bất định của phép đo không nên vượt quá khoảng một phần mười dải dung sai, đây là nguyên tắc kỷ luật giống như áp dụng cho bất kỳ dụng cụ đo nào khác.

Tôi có cần ống kính telecentric để đo lường không?

Bạn cần dùng ống kính telecentric khi sai số phối cảnh sẽ chiếm một phần đáng kể trong dung sai. Ống kính tiêu chuẩn có góc nhìn hình nón mở rộng theo khoảng cách, vì vậy một chi tiết nằm cao hơn một chút sẽ được chụp lớn hơn một chút, và các đặc điểm nằm xa tâm sẽ được nhìn hơi lệch góc. Nếu chi tiết có chiều cao thực sự, nếu đặc điểm nằm xa tâm ảnh, hoặc nếu vị trí đặt thay đổi, thì sai số đó là sai số đo lường mà bạn không thể loại bỏ bằng hiệu chuẩn. Khi chi tiết phẳng, được gá đặt tốt và dung sai rộng rãi, ống kính tiêu chuẩn là lựa chọn đúng đắn và rẻ hơn nhiều.

Hệ thống thị giác chuyển đổi từ pixel sang milimét như thế nào?

Bằng cách hiệu chuẩn. Hệ thống được cho xem một khoảng cách đã biết và từ đó suy ra tỷ lệ pixel trên mỗi đơn vị, hoặc tỷ lệ này được tính toán từ độ phóng đại của ống kính và kích thước cảm biến. Mọi thứ phía sau đều phụ thuộc vào bước này, đó là lý do việc hiệu chuẩn cần được ghi lại, có thể lặp lại, và được kiểm tra lại định kỳ thay vì chỉ thực hiện một lần khi đưa vào vận hành rồi bị lãng quên. Một hiệu chuẩn bị trôi sẽ biến mỗi phép đo thành một con số sai nhưng trông có vẻ đáng tin cậy.

Thị giác máy có thể thay thế máy đo tọa độ CMM hoặc thước cặp không?

Với những đặc điểm phù hợp thì có, và có hai lợi thế: không tiếp xúc, và đo mọi chi tiết thay vì chỉ lấy mẫu. Nơi nó không thể thay thế CMM là ở hình học ba chiều thực sự, các đặc điểm bên trong sâu, hoặc các độ chính xác cần môi trường đo lường được kiểm soát. Một cách phân chia hợp lý là để thị giác máy đo trực tuyến trên một trăm phần trăm sản lượng, trong khi CMM được giữ lại để xác minh định kỳ và cho các đặc điểm mà thị giác không thể tiếp cận.

Việc đo lường có hiệu quả với các chi tiết đang chuyển động hoặc không được cố định không?

Chuyển động được xử lý bằng cách “đóng băng” nó, hoặc bằng thời gian phơi sáng ngắn kết hợp đủ ánh sáng, hoặc bằng cảm biến màn trập toàn cục (global shutter), vì màn trập cuộn (rolling shutter) sẽ làm méo một chi tiết đang chuyển động, và độ méo đó trong một phép đo là sai số hệ thống chứ không phải nhiễu. Gá đặt kém là vấn đề khó hơn: nếu chi tiết nằm ở vị trí khác nhau mỗi lần, cả vị trí lẫn kích thước biểu kiến của nó đều thay đổi. Căn chỉnh xử lý được vấn đề vị trí, nhưng sự thay đổi về chiều cao cần gá đặt tốt hơn hoặc quang học telecentric giúp độ phóng đại không phụ thuộc vào khoảng cách.

Hãy mang đến cho chúng tôi một dung sai

Mô tả đặc điểm cần đo và con số bạn phải đạt được. Bạn sẽ nhận được phương án quang học và một câu trả lời trung thực về việc đặc điểm đó có đo được hay không, trước khi có ai nói với bạn về phần cứng.