最近，測量攻城獅持續(xù)收到關于影像測量儀器（以下簡稱OMM）能否實現真正的全自動檢測的咨詢與研討，這是一個困擾測量界多年的難題，也是眾多OMM廠家亟待解決的問題。使用底光源自動檢測通孔尺寸，使用表面光源自動檢測盲孔或表面特征尺寸，部分表面特征不明顯需要同軸光源輔助實現自動檢測。平面度、高度尺寸使用鏡頭自動對焦或使用鐳射激光自動檢測。經過以上光源搭配依然無法實現自動檢測（比如表面為黑色的產品），可能需要增加升降燈輔助側光源實現自動測量，側孔尺寸使用接觸式探頭星型測針自動測量，也就是現在市面上的復合式多功能OMM。但是，當我們把測量程序光源調整到理想狀態(tài)后，針對不同批次的產品，其表面光亮度有輕微的明暗差異，導致有的產品曝光過度無法準確抓取到輪廓邊緣，或者光源不足導致抓錯邊緣，特別是有多條明暗相似的邊緣，問題尤為突出。
另外，還有一種狀態(tài)就是，當我們使用編程的樣品是CNC新刀具加工獲得的，產品的臺階面之間的R角都非常小，被測邊線特征非常明顯，我們編程設置為自動抓取測量，但隨著刀具的磨損，CNC加工的產品臺階面之間的R角越來越大，導致特征模糊甚至消失，這個時候自動程序就無法準確測量了。以上這些產品特點是基于實際生產動態(tài)變異的，其帶來的測量不穩(wěn)定性，是所有資深測量應用行家都非常頭疼的問題，他們常常需要緊急更新修改程序光源和對焦高度作為臨時解決措施。加工設備在不改變參數、配件的前提下正常生產合格產品，隨著加工件數的增多所產生的配件磨損而導致的產品呈現相同趨勢的變異。動態(tài)變異我們是無法避免的，但是我們可以利用其加工工藝特點，加以運用，可以讓模具壽命更長、生產出更多合格的產品。比如我們以沖孔φ1.0±0.05為例，我們知道，隨著沖頭的磨損，沖出的孔會越來越小，并且容易產生卷邊倒向毛刺，那么我們在設計沖頭的時候，我們可以依據趨勢有意識的把沖頭往上公差設計，比如我們通過CAE模擬驗證，發(fā)現當沖頭磨損到φ0.98時，開始出現輕微的卷邊毛刺，這個時候，如果我們設計是以標準的φ1.0設計沖頭，那么我們只有0.02的磨損余量，假設這個磨損過程能產出20K良品，如果我們把沖頭設計成φ1.01，那么我們就很有把握產出30K的良品了。這無形中節(jié)約了模具成本并提高了產能。但是我們不能無限的往上公差設計，比如我們能否直接設計到φ1.05呢？答案是否定的，因為我們還要考慮模具加工的精度及沖床能滿足的重復精度，還要考慮噸位、氣壓、排廢等等參數及機構之間的配合，因此，我們在設計階段必須要嚴謹的把這些經驗值附加條件考慮透徹，比如我們可以通過SPC數據統計分析找出數據波動的規(guī)律再設計合理的沖頭直徑。如下圖案例，手機中框內腔臺階平面高度僅0.30±0.03，實際產品形成的圓弧R平滑過渡形狀，無論是接觸式CMM還是非接觸式OMM都無法實現自動抓取特征，站在非標自動化的立場思考，我們可以通過線掃線激光或結構光掃描實現，即是把其當成曲面輪廓度評價，但是現在要面對多款相似結構的產品，而且這些產品的市場生命周期比較短暫，比如當前國產手機市場一樣，型號款式每年甚至每半年就更新迭代，因此，如果每一款機型都開發(fā)非標自動化設備，設備調試、相關性比對的時效性無法跟上產品的迭代速度，造成設備閑置的成本浪費，升級改造需要更改結構及重新調試，現實意義不大。
又如下圖這種手機中框內腔長寬尺寸，隨著CNC刀具的磨損，被測特征形成了動態(tài)變異的過程，這對OMM光源提出了極大的挑戰(zhàn)，迫切需要開發(fā)智能化記憶光源的功能，測量攻城獅正在異想天開這個功能的實現。
基于當前行業(yè)技術斷層嚴重，人才難招，設備操作員需求量大的特點，菜鳥越來越多，資深編程工程師變得越來越稀缺，工作壓力越來越大，于是常常出現技不如人薪資超人的奇怪現象，薪資市場被嚴重擾亂，形成了依靠碰運氣的惡性循環(huán)就業(yè)環(huán)境，違背了制造業(yè)本應是以技術興邦的務實根本。下面舉例一個最近工程品管咨詢的動態(tài)變異案例，旨在指正當前很多測量技術員的錯誤編程習慣。
問題：“如上圖，為什么重復跑三次測量程序，距離尺寸、真圓度、位置度最大偏差達到0.02？”測量攻城獅：“首先要排除掉儀器的精度問題，儀器要在校準有效期內?！?/span>工程品管：“儀器有使用100的標準塊規(guī)校準過，精度沒有問題。”測量攻城獅：“不能單純的只看100量程的精度，需要在機械坐標系下驗證儀器80%以上量程的重復精度，比如全自動重復測量對角線性距離20次以上看極差。”工程品管：“產品比較小，儀器精度確認過不會有問題的?！?/span>測量攻城獅：“好，我們姑且默認儀器精度是OK的。從圖示看，該產品是CNC精加工產品，公差比較嚴格，出現0.02的重復偏差，極有可能是編程不規(guī)范造成?！?/span>工程品管：“這個程序我們確認過的，應該不會有問題?！?/span>測量攻城獅：“那我需要了解一下，在編程過程中這個基準有沒有進行二次定點建立精基準？”測量攻城獅：“如果沒有，那基本可以鎖定是基準建立問題，在手動建立引導基準后，比如按照如下圖示，分別在B和C基準線上各取兩點構造成線，然后令這兩條線相交得到交點，再將交點設置為原點，B或C線設置為補正的基準軸線。因為要做精基準，所以不要用D基準圓心做原點?！?/span>
工程品管：“你這樣說，我想起來了，好似真的是編程問題，沒有做精基準?！?/span>測量攻城獅：“由于產品比較小，并且隨著CNC刀具磨損，存在拔模角倒角的動態(tài)變異情況，因此建議把測量倍率放大到100X附近，然后以兩線交點為原點，分別偏移固定的坐標定點測量，比如相對于測量B基準線，我們鎖定Y坐標，分別偏移X=-3.0和X=-7.0在大倍率下定X坐標獲得準確的兩點再構成基準線，同理，相對于測量C基準線，我們鎖定X坐標，分別偏移Y=-3.0和Y=-7.0獲得C基準線，然后再重新構建這兩線的交點作為新的原點，再重新選取最后構建的B或C線作為基準軸線，基準建立完成后，再開始測試圖面上的其他尺寸，這樣誤差就可以控制在0.003附近了。在測量表面特征時，建議都在100X倍率附近測量，因為倍率太小測量誤差會增大?！?/span>
工程品管：“好的，我讓我們技術員按照這個方法修改一下程序驗證一下?！?/span>測量攻城獅：“在測量拔模角的特征時，要考慮裝配原則，盡量測底部，當底部R過大無法找到清晰的輪廓邊線時，最好測中間位置，避免測表面，除非拔模角很小，接近于垂直狀態(tài)，并且輪廓邊線清晰可見?！?/span>通過以上案例，我們似乎無法繞開動態(tài)變異的魔咒，參照下圖邏輯，測量攻城獅建議如下：1.在設計階段，確定Max Gap允許的最大懸空高度，同時要考慮接觸面雙方的平面度公差；2.運用MMC邏輯，通過公差分析，找出符合Max Gap 狀態(tài)時Min A 和Max A的公差范圍；3.找出滿足Max Gap時R角的半徑，計算R半徑邊沿到理論直角頂尖的最大距離Max B，定義成輪廓度公差為2*Max B;4.依據設計、加工和測量等過程變差，達到Cpk所需的公差范圍，建議收30%余量。5.是否需要建議改成輪廓度管控，要評估兩臺階面之間的高度是否足夠高，比如H>1.0，有足夠不被R角覆蓋的垂直空間，有利于使用OMM投影到清晰的輪廓邊或便于CMM探測。
用機械手替代人力，所有尺寸特征都可實現自動準確抓取測量，能夠自動區(qū)分良品和不良品甚至不同規(guī)格范圍的分BIN產品，滿足于制造業(yè)95%以上通用零件需求。2021年6月份，測量攻城獅和行業(yè)幾位資深的應用專家以及半導體芯片行業(yè)的軟硬件設計開發(fā)專家進行了長達4小時的細節(jié)研討，最終得出的結論是：在現有技術水準基礎上，可實現人機互動保守比例為1:5，通過提速可實現人機互動比例1:10，也就是全自動測量的過渡方案，此方案需要從軟硬件雙向開發(fā)升級改造。2021年12月，某CNC加工代工企業(yè)接到大訂單，產品需要全檢出貨，單件產品尺寸數達100個，自動化方案無法很好解決，短時間內需要200臺OMM及400名設備操作人員。該企業(yè)為了節(jié)約成本，OMM采用了向六七家設備供應商租賃的方式解決，人力從普通工人中挑選，測量程序由設備租賃廠商協助完成，此方式短時間內比如半年內是可取的，如果是長期租賃則成本不降反增。因為租賃的設備大部分是頻繁搬遷的二手、老舊設備，存在各種維修更換配件的不穩(wěn)定因素。而且人員流動性大，誤測概率高。為此該企業(yè)老板向測量攻城獅尋求解決方案，初步方案預估利用一年的租賃成本購買50臺定制設備，效率提升4倍，人員壓縮到1/4，此方案一旦實施，預估首年可節(jié)約人力成本1000萬，次年節(jié)約設備租賃成本及人力成本2200萬。該方案符合企業(yè)省下來就是利潤的經營理念。在追求高效自動化檢測的道路上，需要你我的共同努力與創(chuàng)新。
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