Duy trì niềm tin vào hiệu suất của thiết bị theo dõi laze

Máy theo dõi laser đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp trong hơn hai thập kỷ. Từ thiết kế ban đầu của chúng vào cuối những năm 1980, các thiết bị theo dõi đã được chấp nhận và sử dụng rộng rãi trong không gian làm việc của đo lường. Sự kết hợp giữa nhu cầu của ngành và những đổi mới trong R&D đã tạo ra một công thức cho một số tiến bộ thực sự tuyệt vời trong công nghệ—những tiến bộ giúp đẩy giới hạn về độ chính xác, cải thiện tính linh hoạt và dễ sử dụng cũng như giảm chi phí sở hữu.

Cùng với một sản phẩm trưởng thành, cần phải có các tiêu chuẩn công nghiệp cho sản phẩm đó. Nhu cầu này thường được thúc đẩy bởi các bộ phận chất lượng và các tổ chức tiêu chuẩn. Các tiêu chuẩn này tụt hậu so với những tiến bộ của sản phẩm vì 3 lý do chính:

1. Những tiến bộ của sản phẩm trước tiên phải được ngành công nghiệp “chấp nhận”

2. Các tiêu chuẩn được thúc đẩy bởi các tổ chức không phải là tổ chức phát triển công nghệ

3. Quá trình xây dựng tiêu chuẩn và được phê duyệt có thể kéo dài

Có rất ít tiêu chuẩn kỹ thuật được công bố đề cập đến việc đo hiệu suất của thiết bị theo dõi laze. Mặc dù có những điểm tương đồng giữa các tiêu chuẩn này, nhưng chúng không giống nhau do các cơ quan quản lý khác nhau đã phát triển chúng. Tiêu chuẩn của Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ (ASME) được công nhận nhiều hơn ở Hoa Kỳ. Ở Đức có một tiêu chuẩn được phát triển bởi hiệp hội các kỹ sư Đức (VDI/VDE). Ngoài ra, còn có tiêu chuẩn của Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) dành cho máy theo dõi laser. Các tiêu chuẩn này được phát triển bởi các chuyên gia tận tâm đến từ nhiều nền tảng khác nhau bao gồm Nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM), người dùng, cơ quan chính phủ, học viện và tổ chức tiêu chuẩn.

Một số cá nhân phục vụ trong các ủy ban này đại diện cho nhiều tổ chức tiêu chuẩn. Điều này giúp chia sẻ kiến ​​thức chuyên môn và nỗ lực phát triển giữa các tổ chức đó để họ có thể tận dụng các ý tưởng của nhau.

Các tiêu chuẩn của thiết bị theo dõi laser mang lại lợi ích cho ngành công nghiệp theo nhiều cách:

Đầu tiên, các tiêu chuẩn có thể được sử dụng bởi các hệ thống quản lý chất lượng (QMS) được thiết kế để kiểm soát các thiết bị và quy trình được sử dụng trong sản xuất. Việc áp dụng các tiêu chuẩn của QMS mang lại 3 lợi ích rõ ràng:

1. Thúc đẩy trách nhiệm giải trình như một đánh giá nhất quán và có thể kiểm soát được về hiệu suất của công cụ

2. So sánh và đánh giá “táo khuyết” về thông số kỹ thuật của tracker

3. Quy trình chấp nhận cho người mua theo dõi thực hiện đầu tư vốn đáng kể

Thứ hai, các tiêu chuẩn cho phép các nhà sản xuất chứng minh rằng thiết bị theo dõi của họ đáp ứng các thông số kỹ thuật đã công bố. Việc chạy thử nghiệm tiêu chuẩn thành công giúp truy xuất nguồn gốc phép đo cho thiết bị vì nó vốn có trong quy trình.

Cuối cùng, các tiêu chuẩn bảo vệ người tiêu dùng. Nếu có sai sót trong hiệu suất của trình theo dõi, các quyết định được đưa ra bằng cách sử dụng dữ liệu đáng ngờ có thể tạo ra hiệu ứng gợn sóng của các vấn đề. Ví dụ: nếu một trình theo dõi được sử dụng trong môi trường sản xuất không vượt qua được bài kiểm tra tiêu chuẩn định kỳ, thì tất cả dữ liệu được lấy kể từ lần kiểm tra tiêu chuẩn thành công trước đó có thể bị nghi ngờ. Điều này có thể dẫn đến việc chấp nhận các bộ phận xấu trong giai đoạn này, điều này có thể dẫn đến lỗi sản phẩm tại hiện trường.

Lập kế hoạch và kiểm soát môi trường

Việc thực hiện kiểm tra tiêu chuẩn thường được thực hiện theo lịch trình và có thể là một phần của quy trình được sử dụng trong quá trình hiệu chuẩn định kỳ của thiết bị theo dõi. Thường được thực hiện trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát, các hiệu chuẩn định kỳ này có thể được thực hiện bởi nhà sản xuất thiết bị, nhà cung cấp dịch vụ hoặc trong một số trường hợp, thậm chí là các kỹ sư phòng thí nghiệm chất lượng của chủ sở hữu thiết bị theo dõi.

Nỗ lực và kiểm soát môi trường cần thiết cho một thử nghiệm như vậy là không nhỏ. Do đó, người dùng cuối điển hình thường không có khả năng thực hiện kiểm tra tiêu chuẩn và phải đưa trình theo dõi của họ ngoại tuyến và gửi đi để kiểm tra. Làm như vậy có một số vấn đề liên quan, chẳng hạn như:

• Mất khả năng sử dụng thiết bị trong thời gian hiệu chuẩn

• Không biết hiệu suất của thiết bị kể từ lần hiệu chuẩn định kỳ cuối cùng

• Chi phí liên quan đến quy trình

• Rủi ro liên quan đến việc vận chuyển thiết bị theo dõi laze đến và đi từ địa điểm hiệu chuẩn—thiết bị theo dõi có trở lại trong tình trạng đã được hiệu chỉnh sau khi được công ty vận tải xử lý không?

Kiểm tra trình theo dõi tạm thời

Việc kiểm tra hiệu suất định kỳ của máy theo dõi laze rất quan trọng vì chúng là hệ thống cơ khí có thể thay đổi theo thời gian do nhiều yếu tố. Độ chính xác của bộ theo dõi chủ yếu dựa vào vị trí tương đối của các bộ phận trong thiết bị. Mọi thay đổi về vị trí tương đối của chúng có thể tạo ra sự sai lệch hiển thị dưới dạng nguồn lỗi hình học trong trình theo dõi. Những thay đổi như vậy có thể là kết quả của các chu kỳ nhiệt độ trong vận hành và bảo quản; tạp chất môi trường xâm nhập vào hệ thống; xử lý sai, rung hoặc sốc vật lý; và đơn giản là sự hao mòn của các bộ phận chuyển động theo thời gian.

Do những cơ hội đã biết này khiến độ chính xác của trình theo dõi giảm đi, nên việc kiểm tra hiệu suất thường xuyên của trình theo dõi là rất quan trọng. Nhưng do các vấn đề đã đề cập trước đó liên quan đến hiệu chuẩn định kỳ, có một số cản trở khi thực hiện các loại hiệu chuẩn này thường xuyên. Việc trì hoãn hiệu chuẩn định kỳ có thể dẫn đến suy giảm tính toàn vẹn của dữ liệu—cùng với sự an tâm—về hiệu suất của thiết bị theo dõi laser giữa các chu kỳ thử nghiệm. Điều này tạo ra nhu cầu kiểm tra tạm thời. Thử nghiệm tạm thời, đôi khi được gọi là thử nghiệm hiện trường, được tiến hành giữa các chu kỳ hiệu chuẩn thông thường và thường được thực hiện trong môi trường sử dụng của thiết bị theo dõi.

Có nhiều hình thức kiểm tra tạm thời với mức độ kỹ lưỡng và nỗ lực cần thiết khác nhau. Các phép thử bao gồm từ phép thử hai mặt đơn giản, đến phép đo chiều dài tiêu chuẩn đã biết, đến phép thử phức tạp “pha chế tại nhà” do người dùng phát triển để đo vật tạo tác tham chiếu theo nhiều hướng khác nhau. Tất cả các thử nghiệm này được tiến hành với mục đích tạo sự tự tin về hiệu suất của trình theo dõi. Tuy nhiên, vấn đề với nhiều thử nghiệm trong số này là chúng không toàn diện và do đó có thể đưa ra hiểu biết không đầy đủ hoặc thậm chí sai lệch về cách trình theo dõi đang hoạt động.

Vấn đề này đã thúc đẩy các nhà phát triển tiêu chuẩn kết hợp các quy trình thử nghiệm tạm thời toàn diện hơn. Trong các bản phát hành đầu tiên của các tiêu chuẩn hiệu suất theo dõi khác nhau, người ta nhấn mạnh nhiều hơn vào hiệu chuẩn định kỳ đầy đủ được thực hiện trong phòng thí nghiệm hơn là các quy trình thử nghiệm tạm thời. Tuy nhiên, khi công nghệ tiếp tục hoàn thiện, nhu cầu phát triển một bài kiểm tra tạm thời được kiểm soát tốt hơn và nhiều thông tin hơn đã trở nên rõ ràng.

Người dùng trong ngành đã yêu cầu Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) phát triển một quy trình để giải quyết nhu cầu này. Những nỗ lực của NIST tập trung vào việc phát triển một quy trình toàn diện nhưng dễ thực hiện và không mất nhiều thời gian để thực hiện – làm cho nó phù hợp để sử dụng trong lĩnh vực này. NIST đã lập mô hình tất cả các nguồn lỗi hình học trong trình theo dõi, phát triển các phép đo nhạy cảm với các nguồn lỗi này và giới hạn số lượng phép đo để không cần dư thừa. Do đó, vào năm 2014, NIST đã xuất bản NIST IR-8016 – Kiểm tra tạm thời được đề xuất để kiểm tra thực địa Khả năng đo chiều dài 3-D của Máy theo dõi laze bằng cách sử dụng Thanh tỷ lệ đã hiệu chỉnh làm vật phẩm tham chiếu. Quy trình IR-8016 đã đưa ra hướng dẫn cho các tổ chức tiêu chuẩn khác nhau khi họ xem xét đưa thử nghiệm tạm thời vào các tiêu chuẩn của họ.

Do những nỗ lực của NIST và nhu cầu của ngành về hướng dẫn tốt hơn cho thử nghiệm tạm thời, tiêu chuẩn ASME để đo lường hiệu suất của trình theo dõi (B89.4.19-2006) hiện đang được sửa đổi để bao gồm quy trình thử nghiệm tạm thời toàn diện. Quy trình này dựa trên sách trắng IR-8016 của NIST nhưng được cải thiện nhờ nỗ lực tập thể của các thành viên ủy ban đang sửa đổi tiêu chuẩn. Tại thời điểm viết bài này, các bản cập nhật này đang ở chế độ dự thảo và dự kiến ​​sẽ hoạt động theo quy trình phê duyệt tiêu chuẩn ASME vào cuối năm nay.

Ủy ban tiêu chuẩn ISO cũng đang chú ý đến những phát triển trong quá trình thử nghiệm tạm thời. Các thành viên ủy ban ASME B89.4.19 trình bày các cập nhật tiến độ cho ủy ban ISO tại các cuộc họp thường kỳ của họ. Ủy ban ISO đang có kế hoạch kết hợp một quy trình tương tự, nếu không phải là quy trình tương tự để thử nghiệm tạm thời vào tiêu chuẩn ISO (ISO 10360-10) sau khi tiêu chuẩn cập nhật ASME được hoàn thiện. Kết quả của quá trình dài này là có thể mất 2-3 năm để chứng kiến ​​thử nghiệm tạm thời toàn diện được đưa vào tài liệu ISO 10360-10.

Giải pháp kiểm tra hiện trường tạm thời của thiết bị theo dõi laze

Khi NIST đang phát triển Thử nghiệm tại hiện trường tạm thời IR-8016, tổ chức này đã hợp tác với Công ty dụng cụ Brunson để phát triển vật phẩm tham chiếu có dung sai chặt chẽ cần thiết cho quy trình. Sản phẩm của Brunson được gọi là KinAiry và có thanh tham chiếu tổng hợp carbon dài 2,3 mét, được gắn KINicalally tại các điểm AIRY của nó tới một thiết bị định vị hạng nặng của Brunson. Giải pháp KinAiry hoàn chỉnh với phân tích dữ liệu và phần mềm hướng dẫn quy trình.

KinAiry cho phép người dùng thực hiện kiểm tra thể tích đầy đủ cho thiết bị theo dõi laze hoặc ra đa laze chỉ trong 20-30 phút—ngay tại xưởng sản xuất hoặc trong phòng thí nghiệm đo lường. KinAiry cung cấp kết quả khách quan, có thể theo dõi trong phân tích đồ họa, so sánh trực tiếp với Sai số tối đa cho phép của công cụ cụ thể.

KinAiry đã được chứng minh là phổ biến với các kỹ sư đo lường và chất lượng, những người luôn tìm cách củng cố niềm tin của họ vào hiệu suất của thiết bị theo dõi laze sau khi vận chuyển hoặc sử dụng nhiều, hoặc trước một phép đo đặc biệt quan trọng. Quy trình KinAiry thường được chạy hàng tuần hoặc hàng tháng để đảm bảo thiết bị theo dõi laze hoặc radar laze hoạt động đúng cách.

Khi các thiết bị theo dõi laze tiếp tục phát triển trong ngành, thì các tiêu chuẩn hỗ trợ chúng cũng phải như vậy. Các tiêu chuẩn này có lợi cho việc bảo vệ người tiêu dùng, hỗ trợ chất lượng và tính toàn vẹn của dữ liệu, đồng thời đưa ra hướng dẫn liên tục cho các OEM. Những nỗ lực này được hướng dẫn nhất thiết và thích hợp bởi nhu cầu của ngành. Các bản phát hành trong tương lai của các tiêu chuẩn hiệu suất của thiết bị theo dõi laser sẽ phản ánh các quy trình thử nghiệm tạm thời toàn diện hiện đang được phát triển.

Để biết thêm thông tin: www.brunson.us