فوائد استخدام أجهزة الاستشعار المتعددة لأغراض التفتيش على الجزء المعقد

مقدمة

وتأتي هذه التكنولوجيا الحديثة التي تدمج في حدودها أكثر دقة وتزيد من التسامح وتسرع في الإنتاج، وتزيد من تعقيدات القطع التي لها أسطح حرة، وتكافؤ داخلي عميق، وغرامات، أو وسائل التفتيش التقليدية التي تجسّد فيها المواد، حيث أن القياسات المتعددة الأجهزة قد ظهرت منذ وقت طويل، هي مجموعة من مزايا ضمان الجودة، ولكن تعقيد مكونات التصنيع الحالية يتطلب أكثر من قاعدة واحدة من التكنولوجيا.

ما هي أجهزة الاستشعار المتعددة؟

ويُعد جهاز الاستشعار المتعدد أجهزة الاستشعار نظاماً لعلم القياس يتضمن جهازين أو أكثر تمييزاً لقياسات القياس، مثل اختبارات الاتصال، ومسح الاختبارات، والكاميرات البصرية، وأجهزة المسح الضوئي للأشعة الليزرية، وأحياناً ما يُحسب في جهاز تنسيق واحد، ولا يقتصر المميز الرئيسي على وجود أجهزة الاستشعار المتعددة، بل يُختار برامجيات التنسيق غير المُحكمة.

تطور من جهاز الاستشعار الوحيد إلى نظم الاستشعار المتعددة

وكانت تدابير الرصد التقليدية قائمة على الاتصال حصرا تقريبا، إذ سيستخدم المشغل مسباراً للضغط على المضرب لالتقاط نقاط مفصولة، أو مسباراً للمسح الضوئي لسطح متتبعة، وفي حين أن أساليب الاتصال تكافح مع أجزاء غير متينة أو هشة أو مرنة، ولا يمكن أن تقيس خصائص الضبط الدقيق أو التقويم الجغرافي الداخلي دون الوصول المادي، فإن أجهزة الاستشعار الضوئية والليزر موجودة بصورة مستقلة ولكنها نادراً ما تدمج في نفس نظام البرمجيات المتطورة.

أنواع أجهزة الاستشعار المستخدمة في أجهزة الاستشعار المتعددة

وتكمن قوة جهاز الاستشعار المتعدد أجهزة الاستشعار في نقاط القوة التكميلية لكل نوع من أجهزة الاستشعار، وهنا أكثر أجهزة الاستشعار شيوعا وتطبيقاتها النموذجية.

أجهزة كشف الاتصال (التلفزيون والمسح)

ولا تزال مسبارات الاتصال هي معيار الذهب لقياسات النقاط العالية الدقة على السطح الصلب والمتقلبات، وتسخير المسكات في قياس نقطة التفكك بالنسبة للبعد الجغرافي والتسامح، بينما تلتقط المساحات الدقيقة (الخط الساخن) (الخط المتناظرة الضيقة) سحابات عالية الكثافة على طول مسار سطحي.

أجهزة الاستشعار الضوئية (التصوير والضوء الأبيض)

ويستخدم جهاز الاستشعار البصري جهازا للكاميرا والحساسية لالتقاط صور من جزء من المادة 2 دال، ويمكن أن يقيس الحواف والأنماط والثقوب والمكونات على سطح مسطح أو مصفوف بلطف، وأن تكون فعالة بوجه خاص بالنسبة للأجزاء الصغيرة والحساسة أو التي لها خصائص معقدة، وقد يؤدي جهاز الاستشعار الضوئي الأبيض إلى وضع نمط على سطح الأرض واستخدام الترميزات في تركيب أجهزة سحاب ذات ثلاث دفات.

مخزن خط لاسر

وتُستخدم أجهزة المسح الضوئي لخطوط الليزر عبر سطح الجزء، وتسجل آلة تصوير تشوه الشريط إلى ارتفاع سطحي، وهي سريعة وغير ملوثة وقادرة على مسح المناطق الكبيرة بسرعة، وقد تكون أجهزة المسح الضوئي للأشعة الليزرية مفيدة بصفة خاصة لاستخلاص ملامح سطحية كاملة من الأشكال المعقدة مثل نصلات التربين، والزهور، وبالرغم من أن الأسطح ذات الدقة المنخفضة قد تكون متوازنة.

الترجيحات المحوسبة

وفي حين أن بعض نظم الاستشعار المتعددة الأطراف أقل شيوعاً، فإنها تدمج المسح الكيميائي، الذي يُستخدم عادة في محور دوار مخصص، وتستخدم الأشعة السينية لالتقاط البيانات الحجمية، وتمكين قياس الملامح الداخلية، والمناورات الخفية، والعناصر المجمعة، وهذا أمر لا غنى عنه لأجزاء التصنيع المضافة، واللدائن المُعدَّلة بالحقن وقنوات التبريد الداخلية، والجمعيات الإلكترونية التي تتسم بأهمية بالغة.

How Multi-sensor CMMs Work: Integration and Workflow

ويعتمد نظام الاستشعار الفعال المتعدد أجهزة الاستشعار على ثلاثة عناصر أساسية: تكامل المعدات، والمعايرة، وتركيب البرامجيات، ويوفر هيكل آلية الرصد والتحقق )الحدائق، أو البلازما، أو الذراع الأفقي( نظاما صارما دقيقا للحركة، وتوضع أجهزة الاستشعار على رأس مسبار للأرقام القياسية أو في رف، مما يسمح بالتبادل التلقائي، ويدير نظام المراقبة التغييرات الحسية ويحفز على اقتناء البيانات.

فالمعايير أمر حاسم: يجب الإشارة إلى نظام التنسيق الآلي، عادة عن طريق أداة عينية معيرة، ويحتفظ البرنامج بمصفوفة تحول لكل جهاز استشعار، بحيث يتم التعبير عن القياسات من أجهزة الاستشعار المختلفة في نفس الإطار التنسيقي، وتسمح مجموعات البرامج الحديثة (مثلاً، PC-DMIS، Calypso، GearPac) للمستعملين بوضع خطة تفتيش واحدة تُستخدم في مختلف نقاط القياس.

:: دمج البيانات في وظيفة برمجيات أخرى: الجمع بين الغيوم من أجهزة الاستشعار المختلفة إلى نموذج موحد للتحليل، والمقارنة مع الـ CAD (التصميم بمساعدة الحاسوب)، وتوليد التقارير، وتعوض الخوارزميات المتقدمة عن أخطاء محددة للمجس، وآثار الحرارة، وتثبيت التأثيرات.

الفوائد الرئيسية لتدابير الرقابة المتعددة أجهزة الاستشعار في مجال التجزئة

وتوفر قائمة الفوائد الأصلية أساسا صلبا؛ ونوسع كل منا بعمق تقني وبسياق العالم الحقيقي.

تعزيز المرونة

ويمكن لنظم الاستشعار المتعددة أن تفتش أجزاء ذات حواف واسعة النطاق - حواف متفاوتة، وأسطح مكتملة، وختم مطاطي، وخيوط عميقة، وأجهزة حساسة تستخدم أكثر أجهزة الاستشعار ملاءمة لكل منها، مما يلغي الحاجة إلى شراء وبرمجة آلات متعددة مخصصة، ويمكن أن تتناول آلية واحدة متعددة الاستشعار من شأنها أن تستوعب مزيجاً للإنتاج يشمل مختلف الأسر، ويخفض النفقات الرأسمالية ويزيد من المرونة.

تحسين الاستحقاق

ولا يتعلق الأمر بالقدرات الأولية لمجس واحد فحسب، بل يتعلق باستخدام أفضل أجهزة الاستشعار لكل سمة، وتعطي أجهزة الاتصال أعلى درجة من الدقة للملامح الناجزة، وتتجنب أجهزة الاستشعار الضوئية أخطاء الاختبار على الجدران الرقيقة، وتلتقط أجهزة قياس الأشعة المقطعية كامل دون تحيز بواسطة أجهزة قياس الباليه المثبتة، ومن خلال اختيار أجهزة الاستشعار المثلى لكل مهمة قياسية.

الكفاءة الزمنية

وتأتي وفورات الوقت من مصادر متعددة: (1) إزالة نقل جزء من الأجهزة؛ (2) تحويل جهاز الاستشعار الآلي أسرع بكثير من الشاشات اليدوية؛ (3) فحص عال السرعة من المناطق الكبيرة؛ (4) مراقبة متزامنة (مثل المسح الضوئي بينما يلتقط الرؤيا صورة)؛ (5) تقليل درجة التعقيد - لأن الجزء لا يحتاج إلى التناوب للوصول إلى الغلاف الجوي، يمكن أن يكون مجموع عدد المستعملين في التقارير من 30 إلى 5 مستعملين.

جمع البيانات الشاملة

ويلتقط جهاز الاستشعار مختلف الجوانب المختلفة، ويعطي اختبار الاتصال نقاطاً معزولة عالية الدقة لجهاز GDamp; T. A laser scanner يقدم خرائط انحراف سطحي باللون، ويسجل جهاز الاستشعار البصري صورة لإثارة الشروح وقابلية التتبع، ويمكن أن تصدر أجهزة الاستشعار المتعددة تقريراً واحداً يتضمن جميع أنواع البيانات، ويعطي مهندسين ذوي الجودة صورة كاملة، ويتسبب هذا الثراء في تحليل الوثائق، ومراقبة العمليات.

الوفورات في التكاليف

وفي حين أن الاستثمار الأولي في آلية متعددة أجهزة الاستشعار، هو أعلى من جهاز الاستشعار الوحيد، فإن عائد الاستثمار يأتي من وقت تفتيش مخفض، وإعادة تشغيل أقل، وأجزاء أقل رهينة، وإزالة آلات متعددة، ويمكن أن يحل جهاز الاستشعار المتعدد الأطراف محل صكين أو ثلاثة أدوات ذات أغراض واحدة، وبالإضافة إلى ذلك، فإن الكشف المبكر عن العيوب يقلل من تكاليف التسلسل في التجمع والإخفاقات الميدانية.

الفوائد الإضافية: انخفاض التعقيد والتلقائية والقابلية للتعقب

ونظراً لأن العديد من أجهزة الاستشعار يمكن أن تقيس خصائصها من زوايا مختلفة دون الحاجة إلى تناوب الجزء، فإن التركيبات يمكن أن تكون أبسط وأرخص وأسرع تصميماً، وهذا مفيد بصفة خاصة لمحلات العمل التي لها مزيج من المنتجات العالية، كما أن أجهزة الاستشعار المتعددة تعمل بسهولة على إدخال الخلايا الآلية، كما أن أجزاء التحميل الآلية، وأجهزة القياس التي تستخدم في نظام التفتيش، تُدير عملية اختيار أجهزة الاستشعار الآلي، وتُعدُّلُها إلى نظام الإنتاج.

ألف - التطبيقات ودراسات الحالات الإفرادية في الصناعة

وأجهزة الاستشعار المتعددة أجهزة التصوير المقطعي ليست تكنولوجيا متناهية؛ فهي تنتشر في قطاعات التصنيع الأكثر طلبا.

الفضاء الجوي: توربين بلاس، فانيس، ومكونات الهياكل الأساسية

(أ) أن أجزاء [الفضائيات الجوية مثل نصلات التربين تشمل مساحات مجهزة، وأسطح مجهزة بالجويات، وثقوب التبريد، والمنصات؛ وأجهزة الاستشعار الوحيدة (CM) تحتاج إلى ركضات منفصلة للمسح السطحي، ومواقع الحفر، وأجهزة تحديد الأشعة السينية (CM) تستخدم جهازاً مسحياً متعدد المستويات لسطح الهواء، ومجساً للرؤية واضحة (Pe-fex)

Automotive: Engine Blocks, Gearbox Housings, and Castings

وكثيراً ما تجمع الأجزاء الآلية بين أسطح الطبقية، والمثقلة المتحركة، والثقوب المكبوتة، والملامح الحرة، وقد يتطلب التفتيش الاعتيادي على المحركات إجراء مراقبة على المحركات المضجرة، والمسح الليزري للانتهاء من السطح، والمجسات البصرية لأنماط فتحات الحفر، وتعالج أجهزة الاستشعار المتعددة هذه جميع هذه المركبات في تركيبة واحدة، وتخفض فترات السحب وتحسن صناعة القاذفات.

الأجهزة الطبية: المنشطات، والأدوات الجراحية، ونظم إيصال المخدرات

وكثيرا ما تكون القطع الطبية من البلاستيك أو التيتانيوم المتوافقة أحيائيا، مع قياسات جغرافية معقدة، وملامح دقيقة، وتسخير أجهزة مراقبة الاتصال قد تلحق أضرارا بسطح دقيقة، ومن ثم يفضل أجهزة الاستشعار البصرية أو الليزرية، ويمكن أن تقيس أجهزة الاستشعار المتعددة أجهزة التصوير المزودة بالأشعة العمودية المحتوية على أشعة شمسية، كما أن الأشعة الضوئية المثبتة للكمائن توفر جميعها وثائق ذات طابعا صالح.

الإلكترونيات وهندسة الدقة

وتميز لوحات الدوائر والوصلات والأجهزة التابعة لوزارة الطاقة بخصائص صغيرة تقاس على أفضل وجه بمستشعرات الرؤية العالية الإدراك، غير أن لها أيضا أبعاد هيكلية (السمكة على متن السفن، وارتفاع الموصلات) تتطلب قياسا على الاتصال أو الليزر، وتعد تدابير الرصد المتعددة أجهزة الاستشعار نموذجيا لهذه المهام المختلطة، وفي صنع الطوابع المضغية الدقيقة، تكون القدرة على قياس النمط المسطح (ال) ودورة الواحدة (ال).

التحديات والنظر في المسألة

إن اعتماد تدابير متعددة أجهزة الاستشعار ليس بدون عقبات، فالكلفة الأولية أعلى، ويمكن أن يكون منحنى التعلم في البرامجيات حادا، إذ أن برمجة عملية تفتيش تكون فيها التحولات الذكية بين أجهزة الاستشعار تتطلب أخصائيين في الميترات المهرة يفهمون مواطن القوة والقيود في كل تكنولوجيا، ويزيد من تعقيدات أجهزة الاستشعار المتعددة؛ ويجب إعادة التحقق من النظام بعد إجراء تغييرات أو إنشاء مراكز اتصال مكثفة.

الاتجاهات المستقبلية في تكنولوجيا أجهزة الاستشعار المتعددة

أما مسار أجهزة الاستشعار المتعددة الأطراف فيمكن أن يكون أكثر اتساما بالطابع الآلي والاستخبارات والوصلات، إذ تستخدم أجهزة الاستخبارات الاصطناعية والتعلم الآلاتي لاختيار أفضل أجهزة الاستشعار والقياس الخاصة بميزة معينة استنادا إلى البيانات التاريخية، مما يقلل من وقت البرمجة ويكيف مع التغيرات الجزئية.

خاتمة

(ج) إن أجهزة الاستشعار المتعددة الأطراف تمثل تحولاً في النموذج في التفتيش الجزئي المعقد، إذ إن هذه الأجهزة، من خلال دمج أجهزة الاستشعار ذات الصلة والبصرية والليزر في منصة آلية واحدة، يمكن أن تحقق الجهات المصنعة مرونة غير مسبوقة ودقة وكفاءة، وتقضي القدرة على قياس مختلف السمات مع أكثر أجهزة الاستشعار دقة على الحلول الوسطية المتأصلة في نظم الاستشعار الوحيدة.