自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)使廢品率減少35%

       以前鏡片的表面質(zhì)量只能在生產(chǎn)結(jié)束時(shí)檢查，如今有一種新方法可以在前面的生產(chǎn)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(yè)的傳統(tǒng)質(zhì)量檢測(cè)都是在最后的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中進(jìn)行的，待制作的工件在已經(jīng)加工了很長(zhǎng)時(shí)間甚至已是成品的情況下才發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤，如果前面步驟中的錯(cuò)誤在后期加工過(guò)程中已經(jīng)無(wú)法彌補(bǔ)，制造環(huán)節(jié)的效益就會(huì)降低，這樣的加工錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致廢品，引起不必要的成本升高并延遲供貨時(shí)間，根據(jù)制造過(guò)程的類別，增加的成本主要來(lái)自于上升的能源費(fèi)用、額外的材料成本、不必要的設(shè)備占用時(shí)間和機(jī)器磨損。

       在對(duì)質(zhì)量要求高的加工步驟之間進(jìn)行自動(dòng)質(zhì)量識(shí)別可以降低這些多余的費(fèi)用，方法是將有問(wèn)題的產(chǎn)品盡早揀出或進(jìn)行后期處理（圖1），特別是后續(xù)加工過(guò)程費(fèi)時(shí)或費(fèi)錢時(shí)，檢查半成品的質(zhì)量有很大優(yōu)勢(shì)，可以預(yù)測(cè)后續(xù)加工階段的成功機(jī)率。

       生產(chǎn)鏡片時(shí)也是如此，塑料鏡片的使用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了礦物鏡片，目前塑料鏡片的*約為85%，它們的制作成本較低，光學(xué)性質(zhì)與礦物鏡片幾乎沒(méi)有差別，此外有機(jī)鏡片的重量較輕，不易摔碎，對(duì)于顧客而言這又是一大優(yōu)勢(shì)。

       生產(chǎn)塑料鏡片時(shí)大多是在工件已經(jīng)有了很高的價(jià)值后才檢查工件質(zhì)量，在對(duì)毛坯進(jìn)行磨削定形加工后是復(fù)雜的拋光過(guò)程，它決定著鏡片表面的光學(xué)性質(zhì)，表面質(zhì)量必須通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的拋光加工實(shí)現(xiàn)，但只有當(dāng)前面的磨削過(guò)程使鏡片表面的初始質(zhì)量達(dá)標(biāo)時(shí)才能做到這點(diǎn)，拋光后要對(duì)拋光表面進(jìn)行視覺(jué)檢查，如果拋光不能達(dá)到所要求的光學(xué)性質(zhì)，相應(yīng)的工件在質(zhì)量檢查之后就會(huì)從生產(chǎn)環(huán)節(jié)中去除，任務(wù)必須重新開(kāi)始，因?yàn)閷?duì)表面質(zhì)量不夠的鏡片進(jìn)行單獨(dú)的后期加工從技術(shù)上考慮十分麻煩，因此不劃算。

       如果質(zhì)量不斷下降是因?yàn)槟ハ鞴ぞ叩哪p造成的，那么對(duì)鏡片表面連續(xù)進(jìn)行光潔度檢測(cè)可以在工具質(zhì)量不符合要求之前對(duì)其進(jìn)行更換，這一舉措可以大程度地降低由于表面質(zhì)量不夠所造成的廢品。

工具損耗

       問(wèn)題是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后所使用的鉆石工具會(huì)逐漸磨損，于是工具的質(zhì)量下降，鏡片表面會(huì)產(chǎn)生更多的加工痕跡，降低表面質(zhì)量，圖2是采用質(zhì)量不同的磨削工具加工的鏡片表面的對(duì)比。由于磨削工具的壽命不能明確預(yù)知，以前人們無(wú)法立即或有預(yù)見(jiàn)性地針對(duì)提前下降的工具質(zhì)量作出反應(yīng)，后續(xù)拋光工藝在不受前期質(zhì)量影響的情況下進(jìn)行，因?yàn)橐郧岸际窃趻伖膺^(guò)程結(jié)束后才進(jìn)行第一次質(zhì)量檢查。

       借助研究項(xiàng)目的機(jī)會(huì)，Deggendorf理工大學(xué)研制了一個(gè)光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，圖1展示了試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｄハ骱笾苯釉谏a(chǎn)過(guò)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(zhì)量，采用新開(kāi)發(fā)的測(cè)量系統(tǒng)可以在生產(chǎn)鏡片時(shí)間接監(jiān)控工具質(zhì)量，這樣當(dāng)表面光潔度低于界限值時(shí)就能確定工具質(zhì)量不夠好，從而進(jìn)行更換。測(cè)量系統(tǒng)由兩個(gè)相互垂直的定位軸和一個(gè)位于水平定位臺(tái)上的Micro-Epsilon公司生產(chǎn)的色散共焦距離傳感器IFD2451組成。

       圖3為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)草圖，垂直安裝的軸接收傳送帶運(yùn)來(lái)的任務(wù)輸送盒，將鏡片定位在傳感器下面，與此同時(shí)，輸送盒上的條形碼被掃描，盒子里塑料鏡片的信息被從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取，如果待檢查的物品到位，探頭就會(huì)經(jīng)過(guò)透明鏡片的表面，沿著測(cè)量段記錄探頭和表面的距離。

測(cè)量段靠近中間

       測(cè)量段靠近鏡片的中央，因?yàn)榧庸ず圹E會(huì)集中在那里，并以表面粗糙度增加的形式表現(xiàn)出來(lái)，原因是工具磨損，同時(shí)磨削過(guò)程中前往加工中心方向的相對(duì)速度會(huì)下降。

       根據(jù)記錄的距離值可以計(jì)算出所需的光潔度值，通過(guò)對(duì)比光潔度識(shí)別值可以檢查可信度，要想根據(jù)鏡片表面的光潔度判斷工具質(zhì)量，粗糙度的算術(shù)和平方值特別重要。

       達(dá)到特定界限值可表明工具的質(zhì)量，有時(shí)候會(huì)發(fā)出更換工具的信號(hào)，光潔度值和超越界限值等其它信息會(huì)傳遞給數(shù)據(jù)庫(kù)，圖4為測(cè)量周期的過(guò)程曲線。

       經(jīng)過(guò)鏡片磨削和拋光過(guò)程之間的進(jìn)一步試驗(yàn)，這一自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)直接集成至生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，為了避免中間加入的這個(gè)步驟阻礙生產(chǎn)線的加工流程，測(cè)量周期的時(shí)間應(yīng)與磨削設(shè)備的加工節(jié)奏配套，因此只需幾秒，出現(xiàn)失誤的區(qū)域會(huì)在拋光過(guò)程前被自動(dòng)識(shí)別，避免拋光設(shè)備對(duì)起始質(zhì)量有缺陷的鏡片進(jìn)行不必要的加工。

檢測(cè)在一小時(shí)后進(jìn)行

       在不檢查工具質(zhì)量的鏡片生產(chǎn)過(guò)程中，毛坯磨削定形后還會(huì)經(jīng)過(guò)數(shù)道后續(xù)加工步驟，磨削過(guò)程與檢測(cè)工作之間大約相隔一個(gè)小時(shí)，當(dāng)人們覺(jué)察到工具質(zhì)量不好時(shí)，每個(gè)涉事磨削設(shè)備最多可報(bào)廢60個(gè)鏡片，精確鎖定磨削工具的更換時(shí)間最多可減少35%的廢品。

       采用測(cè)量系統(tǒng)可以在無(wú)法保證后續(xù)加工成果時(shí)及時(shí)更換工具，此外，表面錯(cuò)誤偶然增加的部件可以在進(jìn)入下一步加工步驟前被去除，借助集成在生產(chǎn)線上的上述測(cè)量系統(tǒng)，可以大幅度降低系列錯(cuò)誤成本，這種方法還可用于類似的生產(chǎn)過(guò)程。