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自動在線監測使廢品率減少35%

發布日期:2015年9月25日  瀏覽次數:
以前鏡片的表面質量只能在生產結束時檢查,如今有一種新方法可以在前面的生產階段就檢查鏡片的光潔度,這樣廢品率最高可以減少35%。

許多行業的傳統質量檢測都是在最后的生產環節中進行的,待制作的工件在已經加工了很長時間甚至已是成品的情況下才發現了錯誤,如果前面步驟中的錯誤在后期加工過程中已經無法彌補,制造環節的效益就會降低,這樣的加工錯誤會導致廢品,引起不必要的成本升高并延遲供貨時間,根據制造過程的類別,增加的成本主要來自于上升的能源費用、額外的材料成本、不必要的設備占用時間和機器磨損。

在對質量要求高的加工步驟之間進行自動質量識別可以降低這些多余的費用,方法是將有問題的產品盡早揀出或進行后期處理(圖1),特別是后續加工過程費時或費錢時,檢查半成品的質量有很大優勢,可以預測后續加工階段的成功機率。

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生產鏡片時也是如此,塑料鏡片的使用已經遠遠超過了礦物鏡片,目前塑料鏡片的市場占有率約為85%,它們的制作成本較低,光學性質與礦物鏡片幾乎沒有差別,此外有機鏡片的重量較輕,不易摔碎,對于顧客而言這又是一大優勢。

生產塑料鏡片時大多是在工件已經有了很高的價值后才檢查工件質量,在對毛坯進行磨削定形加工后是復雜的拋光過程,它決定著鏡片表面的光學性質,表面質量必須通過標準的拋光加工實現,但只有當前面的磨削過程使鏡片表面的初始質量達標時才能做到這點,拋光后要對拋光表面進行視覺檢查,如果拋光不能達到所要求的光學性質,相應的工件在質量檢查之后就會從生產環節中去除,任務必須重新開始,因為對表面質量不夠的鏡片進行單獨的后期加工從技術上考慮十分麻煩,因此不劃算。

如果質量不斷下降是因為磨削工具的磨損造成的,那么對鏡片表面連續進行光潔度檢測可以在工具質量不符合要求之前對其進行更換,這一舉措可以最大程度地降低由于表面質量不夠所造成的廢品。

工具損耗

問題是經過一段時間后所使用的鉆石工具會逐漸磨損,于是工具的質量下降,鏡片表面會產生更多的加工痕跡,降低表面質量,圖2是采用質量不同的磨削工具加工的鏡片表面的對比。由于磨削工具的壽命不能明確預知,以前人們無法立即或有預見性地針對提前下降的工具質量作出反應,后續拋光工藝在不受前期質量影響的情況下進行,因為以前都是在拋光過程結束后才進行第一次質量檢查。

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借助研究項目的機會,Deggendorf理工大學研制了一個光學測量系統,圖1展示了試驗模型。磨削后直接在生產過程中檢查塑料鏡片的表面光潔度,由于表面光潔度能夠反映鉆石工具的質量,采用新開發的測量系統可以在生產鏡片時間接監控工具質量,這樣當表面光潔度低于界限值時就能確定工具質量不夠好,從而進行更換。測量系統由兩個相互垂直的定位軸和一個位于水平定位臺上的Micro-Epsilon公司生產的色散共焦距離傳感器IFD2451組成。

圖3為系統結構草圖,垂直安裝的軸接收傳送帶運來的任務輸送盒,將鏡片定位在傳感器下面,與此同時,輸送盒上的條形碼被掃描,盒子里塑料鏡片的信息被從數據庫中調取,如果待檢查的物品到位,探頭就會經過透明鏡片的表面,沿著測量段記錄探頭和表面的距離。

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測量段靠近中間

測量段靠近鏡片的中央,因為加工痕跡會集中在那里,并以表面粗糙度增加的形式表現出來,原因是工具磨損,同時磨削過程中前往加工中心方向的相對速度會下降。

根據記錄的距離值可以計算出所需的光潔度值,通過對比光潔度識別值可以檢查可信度,要想根據鏡片表面的光潔度判斷工具質量,粗糙度的算術和平方值特別重要。

達到特定界限值可表明工具的質量,有時候會發出更換工具的信號,光潔度值和超越界限值等其它信息會傳遞給數據庫,圖4為測量周期的過程曲線。

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經過鏡片磨削和拋光過程之間的進一步試驗,這一自動測量系統應直接集成至生產環節中,為了避免中間加入的這個步驟阻礙生產線的加工流程,測量周期的時間應與磨削設備的加工節奏配套,因此只需幾秒,出現失誤的區域會在拋光過程前被自動識別,避免拋光設備對起始質量有缺陷的鏡片進行不必要的加工。

檢測在一小時后進行

在不檢查工具質量的鏡片生產過程中,毛坯磨削定形后還會經過數道后續加工步驟,磨削過程與檢測工作之間大約相隔一個小時,當人們覺察到工具質量不好時,每個涉事磨削設備最多可報廢60個鏡片,精確鎖定磨削工具的更換時間最多可減少35%的廢品。

采用測量系統可以在無法保證后續加工成果時及時更換工具,此外,表面錯誤偶然增加的部件可以在進入下一步加工步驟前被去除,借助集成在生產線上的上述測量系統,可以大幅度降低系列錯誤成本,這種方法還可用于類似的生產過程。
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