การใช้งานของ Best Fit
บริษัท Geoform หันมาใช้ประสิทธิภาพจากการ alignment แบบ best-fit ใน PolyWorks|Inspector™ และสิ่งนี้ช่วยให้ชิ้นงานของเขาไม่ถูกทำลายทิ้ง
Geoform, Inc. (Inglewood, CA), หรือเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นบริษัทห้องแลปที่รับวัดงานที่มีความแม่นยำสูงมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2529. จากการเติบโตของบริษัท บริษัทขยายงานเข้าไปในส่วนของ CAD/CAM, การทำเครื่องมือและเครื่องจักรสำหรับประกอบอุตสาหกรรม, และการผลิตแบบระยะสั้น อย่างไรก็ตามธุรกิจหลักของบริษัทยังคงเป็นการวัดตรวจสอบขนาดระยะต่าง ๆ ของงานที่ต้องใช้การวิเคราะห์และซับซ้อนในอุตสาหกรรมการบิน, อุตสาหกรรมรถยนต์, และอุปกรณ์ชิ้นส่วนทางการแพทย์.
ความท้าทาย
เป็นเวลาหลายปีที่ Geoform มีประสบการณ์ในเรื่องเครื่องมือวัดต่าง ๆ, เทคนิคต่าง ๆ รวมไปถึงขั้นตอนต่าง ๆ ในการควบคุมคุณภาพ และด้วยเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่พัฒนาขึ้นมาเรื่อย ๆ จึงกลายเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องหยุดคิดพิจารณาว่า เครื่องมือชนิดใดที่ใช้วัดงานได้ดีและเหมาะสมที่สุด. นาย Steve Farentinos ซึ่งเป็นประธานบริษัทของ Geoform อ้างอิงงานของบริษัทของเขาที่ทำกับบริษัท Weber Metals Inc. ซึ่งเป็นบริษัทตัวอย่างในการเล็งเห็นถึงการเปลี่ยนแปลงของการเลือกเครื่องมืออุปกรณ์ที่ดีและเหมาะกับงานที่สุด.
บริษัท Weber Metals ซึ่งเป็นบริษัทหลอมอะลูมิเนียมและไทเทเนียม ซึ่งเป็นหนึ่งในหลาย ๆ บริษัทที่ Model แบบเป็นฐานในการออกค่ารายงานผลของชิ้นงานที่ตรวจสอบ โดยไม่มีการใช้ drawing แบบ2 มิติ หรือแบบเขียนมาเทียบ ตามคำกล่าวของ Farentinos, "มีงานหลาย ๆ ชิ้นที่มาที่บริษัทเรา มีเพียงแค่ชิ้นงานและ CAD ไฟล์ มีคำสั่งให้วัดนิดหน่อยเกี่ยวกับ profile tolerance และขนาดต่าง ๆ ที่ต้องการ. การวัดชิ้นงานโดยใช้แบบ 2 มิติจึงไม่ค่อยมีอีกต่อไป" การใช้ CAD ไฟล์จะช่วยประหยัดเวลาในการทำงานโดยเฉพาะชิ้นงานที่มีความสลับซับซ้อน "มันช่วยประหยัดเวลาในการที่จะให้วิศวกรเขียนแบบ 2 มิติตามขนาดต่าง ๆ ของชิ้นงานขึ้นมา และทำให้เราใช้เวลาในการตรวจสอบน้อยลงมาก", เขากล่าว.
วิธีแก้ไข
สำหรับการตรวจหาค่า profile ในชิ้นงานต่าง ๆ ของ Weber Metal, บริษัท Geoform แก้ปัญหาได้โดยหันมาใช้ ระบบสแกนข้อมูลของ FARO Laser Scanning system และ PolyWorks® ซอฟต์แวร์. การทำงานตั้งแต่เริ่มจนจบ--สแกนงานจนออกเป็นสรุปรายงานผล--การตรวจสอบชิ้นงานหลาย ๆ งานบางครั้งเสร็จสิ้นภายในไม่ถึง 1 วัน. "มันช่างเป็นความแตกต่างที่ยิ่งใหญ่! เราสามารถทำการตรวจสอบชิ้นงานที่มีความซับซ้อนหลาย ๆ ชิ้นได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง. หากเรายังคงกลับไปใช้วิธีการวัดแบบเดิม งานเหล่านี้คงใช้เวลาอย่างน้อย 3-4 วันเป็นแน่," เขากล่าว.
เมื่อมีโปรเจคงานเข้ามา, Geoform ใช้เครื่องมือและวิธีการที่ดีที่สุดสำหรับงานนั้น ๆ!
Farentinos เข้าใจได้เป็นอย่างดีว่า การใช้วิธีการวัดแบบเดิม ๆ ไม่ใช่คำตอบที่ดีที่สุด ถึงแม้ว่า Faro portable CMMs (PCMM) จะใช้อย่างกว้างขวาง เขากล่าวไว้ว่า "เมื่อโปรเจควัดงานเข้ามา เราใช้เครื่องมือที่ดีที่สุด และซอฟต์แวร์ที่ดีที่สุด ให้เหมาะกับงานมากที่สุด" ซึ่งเครื่องมือดังกล่าวนี้คือ FARO arm 2 เครื่อง, เครื่อง CMM 3 เครื่อง, และใช้ PolyWorks|Inspector™ ของบริษัท InnovMetric เป็นซอฟต์แวร์ตอบโจทย์.
ตามคำกล่าวของ Farentinos, CMMs จะใช้สำหรับงานที่มีมูลค่ามาก เป็นงานที่ต้องการความแม่นยำสูงกว่า และต้องทำต่อเนื่องเป็นระยะเวลานาน อาร์มของ FARO ใช้ในการตรวจสอบชิ้นงานตามแบบที่ออกแบบมาว่าได้คุณภาพตามแบบหรือไม่ นอกจากนี้ FARO ยังสามารถจับเส้นขอบเค้าโครงของงานที่มีความซับซ้อนอย่างงานฉีด, งานตีขึ้นรูป, และงานขึ้นรูปเหล็กและพลาสติกเมื่อมีการตรวจสอบหาค่า profile tolerances. สำหรับงานเหล่านี้. Goeform ใช้ทั้ง Laser Scan และ touch probe ในการวัด "เราใช้ Probe ในการหาค่ารูปทรงที่สามารถแตะได้ และใช้สแกนข้อมูลตรงส่วนอื่น ๆ ร่วมกัน. การใช้ Probe จะมีประโยชน์มาก หากคุณต้องการวัด เพื่อสร้าง features แบบรวดเร็วตามจุดเริ่มต้นของชิ้นงาน." เขากล่าว
การทำ Best-fit และ การทำรายงานการตรวจสอบค่าวัดของล้อใบพัด ต้องทำบนเครื่อง CMM ตั้งโต๊ะ
"ถึงแม้ว่างานจะทำงานบนเครื่อง CMM, แต่บ่อยครั้งที่เราจะนำเอาเส้นขอบเค้าโครงของงานหรือเส้น contour ของชิ้นงานเข้ามา ในซอฟต์แวร์ PolyWorks|Inspector ในกรณีที่เราต้องการที่จะทำสรุปรายงานบนพื้นฐานของการ best-fit alignment ต่างๆ" กล่าวโดยนาย Steve Farentinos, ประธานบริษัท Geoform.
Geoform มีการเลือกใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์อย่างชัดเจน ซึ่งเขาจะใช้ซอฟต์แวร์ธรรมดาของ CMM ในการทำงานโปรเจคระยะยาวที่ต้องใช้โปรแกรมร่วมที่เหมาะสมของ CMM เอง แต่สำหรับงานอื่น ๆ ที่ต้องใช้ PCMM หรือเครื่องมือวัด CMM แบบแขน จึงเป็นเครื่องมืออีกทางเลือกหนึ่งของ Geoform. นอกจากนี้ Farentinos ยังกล่าวอีกว่า "ถ้าเรากำลังใช้ Faro Arm อยู่, นั่นหมายความว่าเราใช้คู่กับ PolyWorks|Inspector" และด้วยฟังก์ชั่น plug-ins, Geoform ยังสามารถใช้ PolyWorks|Inspector วัดบนเครื่อง CMM ได้เช่นกัน และการทำงานของโพลีเวิร์คบน CMM จะยังคงทำงานภายใต้คำสั่งของเครื่อง I++ servers.
ประโยชน์ที่ได้รับ
การ Alignment แบบ Best-Fit
ด้วยวิธีการวัดแบบทั่วๆไป, จะนิยมใช้จุดอ้างอิงหรือ target point เป็นตัวล๊อคในการกำหนดจุดเริ่มต้นของงานสำหรับการหาค่าวัดทั้งหมด. ดังนั้น การวัดบางอย่างจึงมีผลต่อผลลัพธ์ในภายหลัง. เพื่อที่จะให้การวัดเข้าถึงด้านในของชิ้นงานที่แท้จริง จึงต้องตรวจสอบหาผลกระทบที่แท้จริงของจุดเริ่มต้นอ้างอิง (coordinate system) ที่ยอมให้ทำการ "เบี่ยง" หรือเปลี่ยนจุดเริ่มต้นออกจากตำแหน่งที่ตั้งจุดอ้างอิงเดิมไว้. นี่เป็นอีกหนึ่งในหลายๆ คำสั่งในการวัดแบบ best-fitting ของซอฟต์แวร์ โพลีเวิร์ค.
ผลลัพธ์การตรวจสอบสำหรับเส้นทางการเคลื่อนที่ภายใน (ผิวภายนอกแสดงออกเป็นตาข่ายหรือ wireframe)
นาย Farentinos กล่าวว่า "เมื่อเรามีการตรวจสอบผิวที่ยังไม่ได้ machining ของงาน Die Casting, ตัวอย่างเช่น เราอาจจะพบว่ามีรูปทรงบางที่บริเวณนั้นมีค่าความผิดพลาดมากกว่าที่กำหนดไว้ เมื่อเรามีการกำหนดตำแหน่งของชิ้นงานลงบนจุดอ้างอิงของชิ้นงานนั้น แต่ถ้าหากลูกค้าของเรานั้นสนใจอยากที่จะรู้ว่าค่าเผื่อเนื้อของวัสดุที่ทำเพิ่มมานั้นเพียงพอหรือไม่หากว่าไม่ต้องกำหนดตำแหน่งชิ้นงานนั้นลงบนจุดอ้างอิงที่กำหนดไว้", เขากล่าวต่อว่า "มันอาจจะทำได้โดยง่าย เพียงแค่นำเนื้อวัสดุจำนวนนิดหน่อยออกจากจุดอ้างอิงจำนวนหนึ่ง หรือมากกว่า เพื่อที่จะป้องกันไม่ให้เกิดการทิ้งหรือเสียหายของชิ้นงาน ในกรณีนี้, เราใช้การ alignment แบบ best-fitting ใน PolyWorks|Inspector เป็นตัวตอบคำถามเหล่านี้ได้"
ข้อมูลการวัดที่สแกนมา บางครั้งมีข้อมูลเป็นแสนหรือล้านจุด (point) ในการ alignment เข้าหา CAD ไฟล์ โดยใช้วิธี "Best-fit" ระหว่าง CAD กับข้อมูลสแกน. ตัว target หรือจุดอ้างอิงที่ใช้ในการ Alignment สามารถใช้ประกบได้กับผิว CAD ทั้งตัว หรือกำหนดค่าให้เป็นศูนย์บนบาง feature ได้ อย่างเช่นจุดอ้างอิงบนตัวงาน casting. "สิ่งนี่จะยอดเยี่ยมมากสำหรับงานฉีดและงานหล่อขึ้นรูป ที่บ่อยครั้งมีการกำหนด datum target จำนวนมากลงบนผิวของงาน ซอฟต์แวร์จะใช้จำนวนข้อมูลสแกนทั้งหมดนั้นหาค่าเฉลี่ยของค่าที่เปลี่ยนแปลง สิ่งนี้ช่วยให้เกิดการประกบชิ้นงานที่สมบูรณ์แบบและช่วยพัฒนาความละเอียดแม่นยำในการวัดมากขึ้น," กล่าวโดยนาย Farentinos.
อีกหนึ่งวิธีของการ Alignment ในโพลีเวิร์คที่ Geoform ใช้คือ "best-fit to tolerance zone" บริษัท Geoform ร้องขอให้มีการ alignment นี้ใน PolyWorks|Inspector ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2551 เป็นต้นมา เพราะการ Alignment แบบนี้ช่วยปรับ และลดจำนวนของรูปทรงต่าง ๆ ของงานที่มีค่าออกนอก Tolerance ได้. วิธีนี้เป็นการรวมกันระหว่างประสิทธิภาพของ best-fit กับข้อดีของการหาตำแหน่งกลุ่มข้อมูลสแกนที่สร้างผลการยอมรับและไม่ยอมรับของข้อมูลที่อยู่ในและนอก Tolerance. นาย Farentinos อธิบายเพิ่มเติมว่า "คุณเพียงแค่เลือก เข้าไปใน option ของ Best-fit to a tolerance zone, และซอฟต์แวร์เองจะอ่านค่าของกลุ่ม tolerance ตามรูปทรงอ้างอิงทั้งหมด จากนั้น ซอฟต์แวร์จะทำการตั้งตำแหน่งการประกบชิ้นงานใหม่ระหว่างข้อมูลสแกนกับ CAD ไฟล์ ซอฟต์แวร์จะพยายามตั้งตำแหน่งข้อมูลสแกนทั้งหมดให้อยู่ภายใน tolerance แทนที่จะทำการลดระยะห่างระหว่าง CAD กับ ข้อมูลสแกนเหมือนครั้งก่อน.
การตรวจสอบแบบเปรียบเทียบค่าผิดพลาดเป็นเฉดสีจากข้อมูลของเลเซอร์สแกนของเหล็ก casting ที่มีน้ำหนักเกือบ 1200 ปอนด์
การทำรายงาน
ไม่ว่าจะเป็นการวัดด้วย CMM หรือ PCMM, Geoform จะเลือกใช้ PolyWorks|Inspector เมื่อจำเป็นต้องออกรีพอร์ตมากกว่าแค่สรุปเป็นตารางทั่วไป นาย Farentinos กล่าวว่า "PolyWorks ช่วยให้เราทำงานได้อิสระมากขึ้น และเพิ่มคุณค่าในการทำรีพอร์ตได้อย่างน่าอัศจรรย์" แทนที่จะทำรีพอร์ตออกเป็นตารางแบบหน้าต่อหน้า, PolyWorks|Inspector นำเสนอ Geoform กับหลากหลายรูปแบบของการออกรีพอร์ตให้มองเห็นภาพชัดเจนมากขึ้น.
หนึ่งในจุดแข็งของ PolyWorks คือการออกรีพอร์ต หรือสรุปรายงานออกมาได้อย่างง่ายดาย โดยเฉพาะการออกรีพอร์ตแบบหลาย ๆ หน้า แบบมีภาพเปรียบเทียบค่าผิดพลาดแบบเฉดสี, ใส่ตาราง, และการใส่ชื่อรายงานส่วนหัวและส่วนท้ายของรีพอร์ต.
PolyWorks|Inspector เพิ่มประสิทธิภาพของรูปแบบรายงานมาตรฐานต่าง ๆ เช่น AS9102 ที่เป็นเอกสารอ้างอิงการสร้างเส้นกราฟฟิค. "ผลลัพธ์ของการตรวจสอบได้ถูกนำเสนอออกมาได้ดีขึ้น และ ง่ายขึ้นในซอฟต์แวร์ PolyWorks. หนึ่งในจุดแข็งของ PolyWorks คือการ ออกรูปแบบรีพอร์ต หรือสรุปรายงานออกมาได้อย่างง่ายดาย โดยเฉพาะการออกรีพอร์ตแบบหลาย ๆ หน้า แบบมีภาพเปรียบเทียบค่าผิดพลาดแบบเฉดสี, ใส่ตาราง, และการใส่ชื่อรายงานส่วนหัวและส่วนท้ายของรีพอร์ต" กล่าวโดยนาย Farentinos. "สำหรับรีพอร์ตของเครื่องบินในรูปแบบของ MBD-type, เราสามารถอออกรายงานทั้งหมดของ AS9102 ในรูปแบบภาพเปรียบเทียบกราฟฟิคบอกค่าผิดพลาดออกมาเป็นแบบเฉดสีได้ในซอฟต์แวร์ PolyWorks. ซึ่งสิ่งนี้เปรียบเสมือนสิ่งที่ทำให้ลูกค้ารู้สึกถึงการเพิ่มคุณค่าจากมาตรฐานการรายงานผลการตรวจสอบทั่วไป.
นาย Farentinos ยังกล่าวอีกว่า "มันทำง่าย ๆ เพียงแค่คุณเลือกและลากลงมาใส่ คุณสามารถทำรายงานสรุปได้เพียงแค่ไม่กี่นาที" เขายืนยันการทำงานนี้ด้วยการยกตัวอย่าง "ผมมีรายงานทั้งหมด 11 หน้าที่ต้องทำ ผมทำงานนี้ตอนเช้า ผมเริ่มทำรีพอร์ตจากการใช้ข้อมูลสแกน และไม่ถึง 1 ชั่วโมง ผมก็สามารถทำรีพอร์ตทั้งหมดเสร็จได้ มันง่ายมากจริง ๆ"
นาย Farentinos ยังกล่าวต่อในเรื่องของการตรวจสอบงานบนล้อใบพัดที่มีความซับซ้อนของรูปทรงและชิ้นงานอีก เขาอธิบายอีกครั้งหนึ่งว่า ซอฟต์แวร์ PolyWorks ช่วยให้โปรเจคที่ยากของเขาง่ายขึ้นมาได้อย่างไร "ด้วยโปรเจคที่ยากแบบนี้ ผมใช้โปรแกรม Macro ใน PolyWorks ช่วยให้คำสั่งวัดงานบางคำสั่ง ทำงานแบบอัตโนมัติ และมันช่วยอย่างมากในการสรุปออกเป็นรายงาน. เรามี macro ในการทำรีพอร์ตอยู่ 1 โปรแกรม, ตัวอย่างเช่น, macro ในการ export หรือการนำตารางข้อมูลสแกนของ XYZ ที่ได้มากจาก laser scan ออกเป็นรีพอร์ตในรูปแบบตามรายงานการตรวจสอบมารตฐานของบริษัท" เราสามารถทำรีพอร์ตจากข้อมูลการตรวจสอบเหล่านี้ได้ภายในเวลา 90 นาที; นี่เป็นหนึ่งในหลาย ๆ เหตุผลที่ Geoform เลือกซอฟต์แวร์ PolyWorks ในงานตรวจสอบของบริษัท
การตรวจรูปร่างลักษณะและโครงร่างต่าง ๆ ของชิ้นส่วนรถยนต์ด้วย FARO arm.
