มาตรฐาน ISO 10360-8 สำหรับเครื่องสแกน 3 มิติ

การมีความมั่นใจอย่างเต็มที่ในเครื่องมือวัดเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการจัดการกระบวนการควบคุมคุณภาพในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม เครื่องสแกนที่มีคุณสมบัติที่ดีและมีขีดจำกัดที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนจะสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและให้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอสำหรับการใช้งานนั้นๆ มาตรฐาน ISO 10360-8 ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอ ความชัดเจน และความมั่นใจในคุณสมบัติของเครื่องสแกน โดยการกำหนดมาตรฐานการทดสอบสำหรับผู้ผลิตทุกราย

‍

เรากำลังจะได้เห็นจุดจบของข้อกำหนดที่ไม่น่าเชื่อถือแล้วหรือเปล่า?

ในอดีต ผู้ผลิตแต่ละรายใช้การทดสอบที่แสดงข้อดีของผลิตภัณฑ์ของตนได้ดีที่สุด ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดที่สุดคือการกำหนดค่าเบี่ยงเบนของรูปทรงในการวัดด้วยเครื่องสแกน ลองเปรียบเทียบเครื่องสแกนสองเครื่องที่มีข้อผิดพลาดของรูปทรง 15 µm และ 18 µm ตามลำดับ เมื่อมองแวบแรก เครื่องสแกนเครื่องแรกดูเหมือนจะดีกว่า ยกเว้นว่าข้อผิดพลาดของรูปทรงของเครื่องแรกแสดงเป็น 1 ซิกมา (σ) ในขณะที่เครื่องที่สองแสดงเป็น 2 σ นั่นหมายความว่าผลลัพธ์ของเครื่องแรกพิจารณาจุดที่แม่นยำที่สุดเพียง 68% ไม่ใช่ 95% เหมือนกับเครื่องที่สอง (ดูรูปที่ 2.3) ในความเป็นจริง มีความเป็นไปได้สูงที่เครื่องสแกนเครื่องที่สองจะทำงานได้ดีกว่า แม้ว่าผู้สังเกตการณ์ที่เฉียบแหลมอาจจะสามารถมองเห็นกลยุทธ์นี้ได้ แต่การทดสอบพิเศษที่สร้างขึ้นโดยผู้ผลิตอาจทำให้การเปรียบเทียบระหว่างผลิตภัณฑ์เป็นไปได้ยากมาก

‍

เทคโนโลยีการสแกน 3 มิติใดบ้างที่อยู่ภายใต้มาตรฐาน ISO 10360-8?

มาตรฐานนี้ครอบคลุมเทคโนโลยีที่หลากหลาย ดังนั้นจึงสามารถเปรียบเทียบประสิทธิภาพของระบบที่แตกต่างกันมากได้ หลักการวัดทั่วไปที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ การวัดแบบสามเหลี่ยมและการวัดระยะทางแบบแกนร่วม โดยแบบแรกประกอบด้วยการฉายภาพเส้นที่มีโครงสร้าง มัวเร การฉายแสงแบบช่องแคบ การสแกนจุด ฯลฯ และแบบหลังประกอบด้วยการวัดด้วยอินเตอร์เฟอโรเมตรีและระบบคอนโฟกัล

‍

การทดสอบหลักสามประการที่ดำเนินการโดย Kreeon

‍

วิธีการทำการทดสอบเป็นอย่างไร?

เนื่องจากสแกนเนอร์ Kreon ใช้หลักการวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบสามเหลี่ยม การทดสอบตามมาตรฐาน ISO 10360-8 จึงกำหนดให้ต้องเคลื่อนย้ายสแกนเนอร์ในแนวเส้นตรงโดยใช้เครื่องวัดพิกัดสามมิติ (CMM) มีการกำหนดการทดสอบไว้มากมาย ซึ่งในหลายกรณีจะช่วยประเมินประสิทธิภาพของทั้ง CMM และสแกนเนอร์ได้อย่างดี การทดสอบสำหรับสแกนเนอร์จะตรวจสอบข้อบกพร่องดังต่อไปนี้: สัญญาณรบกวน ข้อผิดพลาดในการแปลงข้อมูลดิจิทัล การบิดเบือนภาพ การรบกวนทางแสงกับพื้นผิวของชิ้นงาน ข้อผิดพลาดในการกำหนดมาตรฐาน และอัลกอริทึมที่ไม่ถูกต้อง การวิเคราะห์ต่อไปนี้อิงจากการทดสอบที่สำคัญสามอย่างที่ Kreon ใช้

‍

‍

การทดสอบที่ 1: ข้อผิดพลาดสูงสุดที่อนุญาตของขนาดการวัดทั้งหมด

MPE (P[Size.Sph.All:Tr:ODS])

การทดสอบนี้ใช้เพื่อตรวจสอบข้อผิดพลาดในการสแกนเมื่อทำการวัดขนาด
การทดสอบนี้ดำเนินการบนทรงกลมอ้างอิง และให้ค่าความแตกต่างระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางที่วัดได้จากเครื่องสแกน (คำนวณโดยวิธีวิเคราะห์กำลังสองน้อยที่สุดจากทุกจุดที่สแกน) กับเส้นผ่านศูนย์กลางจริงของทรงกลมที่สแกน ยิ่งผลลัพธ์ใกล้เคียงกับ 0 มากเท่าใด เครื่องสแกนก็จะยิ่งมีความแม่นยำมากขึ้นในการวัดขนาดของรูปทรงเรขาคณิต

วิธีดำเนินการ (ภาพประกอบ 1.1 และ 2.1)

1. สแกนทรงกลมที่ปรับเทียบแล้ว
2. เมื่อได้จุดข้อมูลทั้งหมดแล้ว ให้คำนวณหาเส้นผ่านศูนย์กลางที่วัดได้โดยใช้วิธีการหาค่าที่เหมาะสมที่สุดแบบกำลังสองน้อยที่สุด
3. ให้ทำการลบค่าต่อไปนี้: เส้นผ่านศูนย์กลางที่วัดได้ – เส้นผ่านศูนย์กลางที่ปรับเทียบแล้ว = ผลการทดสอบ

‍

การทดสอบที่ 2: ขีดจำกัดสูงสุดที่อนุญาตของการกระจายตัวของการตรวจวัดบนทรงกลม

MPL (P[Form.Sph.D95%:Tr:ODS])

การทดสอบนี้จะกำหนดการกระจายของจุดบนพื้นผิวที่สแกน (รูปที่ 1.2)
สามารถใช้เพื่อประเมินสัญญาณรบกวนในการวัดได้ โดยทำการทดสอบบนทรงกลมที่สอบเทียบแล้ว จะสร้างเส้นขอบรอบทรงกลม (คล้ายเปลือกหอย) ครอบคลุม 95% ของจุดที่สแกน (2 σ) สำหรับผลการทดสอบ ความหนาของเส้นขอบจะถูกหารด้วยสอง เนื่องจากแสดงค่าที่ +/-2 σ ยิ่งค่าใกล้ศูนย์มากเท่าไหร่ กลุ่มจุดก็จะยิ่งมีสัญญาณรบกวนน้อยลงเท่านั้น

วิธีดำเนินการ (ภาพประกอบ 1.2 และ 2.2)

1. สแกนทรงกลมที่ปรับเทียบแล้ว
2. คำนวณความกว้างของเปลือกทรงกลมที่ครอบคลุมจุดที่สร้างขึ้น 95%
3. ความหนา 1/2 = ผลการทดสอบ

‍

การทดสอบที่ 3: ขีดจำกัดสูงสุดที่อนุญาตของการกระจายตัวของการตรวจวัดบนระนาบ

MPL (P[Form.Pla.D95%:Tr:ODS])

การทดสอบนี้เป็นการเสริมการทดสอบก่อนหน้า โดยใช้หลักการเดียวกัน ในที่นี้จะทดสอบเส้นเลเซอร์ทั้งหมด ไม่ใช่ทดสอบเพียงบางส่วนเหมือนบนทรงกลม
การวัดสัญญาณรบกวนจะพิจารณาจากระนาบแทนที่จะเป็นทรงกลม การทดสอบครอบคลุม 95% ของจุดที่สแกนระหว่างระนาบขนานสองระนาบ สำหรับผลการทดสอบ ระยะห่างระหว่างระนาบทั้งสองนี้จะถูกหารด้วยสอง เนื่องจากแสดงเป็นค่า +/-2 σ ยิ่งค่าใกล้ศูนย์มากเท่าไหร่ กลุ่มจุดก็จะยิ่งมีสัญญาณรบกวนน้อยลงเท่านั้น

วิธีดำเนินการ (ภาพประกอบ 1.3 และ 2.2)

1. การสแกนเครื่องบิน
2. คำนวณระยะห่างขั้นต่ำระหว่างระนาบสองระนาบ โดยรวมจุดที่สร้างขึ้น 95% ไว้ด้วย
3. ระยะทางครึ่งหนึ่ง = ผลการทดสอบ

‍

การแสดงผลการทดสอบบนเส้นโค้งเกาส์เซียน ซึ่งแสดงถึงกลุ่มจุดรอบค่าเฉลี่ยของการทดสอบ

ระบบสัญลักษณ์สำหรับการอธิบายการทดสอบ

P ou E ?

– P = ประสิทธิภาพ
P หมายถึงพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของเครื่องสแกน เช่น ค่าการกระจายตัวของกลุ่มจุด เป็นต้น
– E = Erreur.
E หมายถึงข้อผิดพลาดในการวัด เช่น ข้อผิดพลาดในขนาดของทรงกลม เป็นต้น

MPL หรือ MPE ?

การกำหนดขีดจำกัดสูงสุดที่อนุญาต (MPL) ซึ่งแตกต่างจากการกำหนดข้อผิดพลาดสูงสุดที่อนุญาต (MPE) จะถูกนำมาใช้เมื่อการวัดทดสอบไม่ใช่ข้อผิดพลาด ดังนั้น การทดสอบตามข้อกำหนด MPL จึงไม่จำเป็นต้องใช้วัตถุที่มีการสอบเทียบที่เกี่ยวข้อง
ค่า MPL และ MPE ตามที่ผู้ผลิตกำหนดไว้ รับประกันว่าระบบที่เกี่ยวข้องจะมีประสิทธิภาพดีกว่าค่าสูงสุดที่อนุญาต

‍

จำเป็นต้องทำการทดสอบทั้งหมดที่ระบุไว้ในมาตรฐานหรือไม่?

‍

ทำไมไม่ลองตรวจ LDi ล่ะ?

การทดสอบ LDia เป็นการทดสอบเพื่อประเมินประสิทธิภาพของเครื่องวัดพิกัดสามมิติ (CMM) ที่มีหัวหมุน โดยจะวัดทรงกลมโดยใช้สแกนเนอร์ที่วางอยู่ใน 5 ทิศทางที่แตกต่างกัน การรวมข้อผิดพลาดของ CMM และข้อผิดพลาดของหัวหมุน (เช่น PH10) ทำให้การทดสอบนี้มุ่งเน้นไปที่ข้อบกพร่องของระบบข้อต่อมากกว่าข้อบกพร่องของสแกนเนอร์ นั่นเป็นเหตุผลที่ Kreon ไม่รวมผลการทดสอบนี้ไว้ในข้อกำหนดของสแกนเนอร์ของเรา
อย่างไรก็ตาม เมื่อทำการตั้งค่า CMM ร่วมกับสแกนเนอร์ การทดสอบนี้จะมีประโยชน์ในการตรวจสอบความไม่แน่นอนที่เกี่ยวข้องกับหัวดัชนีหลายตัวโดยเฉพาะ

ทำไมไม่ลองทดสอบการวัดความยาวดูล่ะ?

การทดสอบการวัดความยาวเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของเครื่อง CMM อย่างมาก ทำให้การทดสอบเหล่านี้จัดอยู่ในประเภทของการทดสอบที่ต้องดำเนินการเมื่อทำการทดสอบเครื่อง CMM โดยรวม ไม่ใช่เฉพาะการทดสอบเครื่องสแกน

การทดสอบบางอย่างไม่เกี่ยวข้องใช่หรือไม่?

การทดสอบจำนวนมากมุ่งเน้นไปที่การลดจำนวนจุดเมฆลงอย่างมาก โดยคงไว้เพียง 25 จุดเท่านั้น จากวิธีการเลือกจุดเหล่านี้ที่มีอยู่หลายวิธี วิธีที่ง่ายที่สุดคือการเลือกจุดเดียวในแต่ละโซนทั้ง 25 โซนที่กระจายอย่างสม่ำเสมอ วิธีนี้ทำให้ง่ายต่อการเลือก 25 จุดที่ดีที่สุด ซึ่งรับประกันผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์เหล่านี้ไม่ได้สะท้อนถึงประสิทธิภาพของเครื่องสแกนในการใช้งานปกติแต่อย่างใด

มาตรฐาน ISO 10360-8 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องสแกนที่ใช้กับเครื่องวัดพิกัดสามมิติ (CMM) โดยให้ข้อมูลจำเพาะที่เชื่อถือได้สำหรับเครื่องสแกนหลากหลายประเภทที่ใช้เทคโนโลยีแตกต่างกัน การนำมาตรฐานนี้ไปใช้เพิ่มมากขึ้นช่วยให้ข้อมูลประสิทธิภาพของเครื่องสแกนที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์เข้าใจง่ายขึ้น ผู้ซื้อ นักมาตรวิทยา และวิศวกรสามารถเริ่มเข้าใจภาพรวมของผลิตภัณฑ์ที่กำลังขยายตัวอย่างต่อเนื่องนี้ได้มากขึ้น เพื่อสนับสนุนความโปร่งใสและความชัดเจนนี้ Kreon จึงมุ่งมั่นที่จะใช้มาตรฐาน ISO 10360-8 เป็นพื้นฐานในการกำหนดข้อมูลจำเพาะของเครื่องสแกนรุ่นใหม่ทั้งหมดมาตั้งแต่ปี 2016