فهرست مقاله
متدهای پیشرفته اندازه گیری قطعات پرسی
یکی از روشهای مدرن اندازه گیری در صنعت پرسکاری، استفاده از روش فتوگرامتری جهت تجهیز و تحلیل فرآیند شکل دهی می باشد. فتوگرامتری تکنیکی است جهت اندازه گیری و تهیه نقشه و گراف از روی عکس.
ابزار مورد نظر یعنی فتوگرامتری پیشرفته نوری میزان دفرمگی(deformation)ورقهای نازک( sheet metal) را در فرآیند پرسکاری اندازه میگیرد.بعلاوه این روش برای تائید و تصدیق صحت قالب، شکلدهی مواد و کنترل کیفیت قطعات پرسکاری بکار می رود.
مراحل اندازه گیری قطعات پرسی
قبل از عمل شکلدهی تعدادی نقاط به صورت یک شبکه منظم و دقیق بر روی سطح ورق نازک به روش شیمیایی etching و یا لیزری و یا هر تکنیک علامت زنی ایجاد می شود.
این شبکه منظم نقاط در طی فرآیند شکل دهی(پرسکاری، هیدروفرمینگ، شکل دهی مغناطیسی و غیره) همراه با ورق تغییر شکل می دهد. اما علیرغم اعمال نیرو و وجود اصطکاک در فرآیند شکل دهی، شبکه نقاط همچنان قابل رویت باقی می ماند.
با استفاده از یک دوربین ccd(coupled device charged) با وضوح بالا (high resolution) از زوایای مختلف ورق فرم داده شده عکس برداری می گردد. تصاویر را می توان خیلی سریع بر روی کامپیوتر مشاهده نمود.
با استفاده از تصاویر گرفته شده موقعیت سه بعدی هر نقطه و محل آن نسبت به اطراف توسط یک نرم افزار مخصوص به نام ARGUS محاسبه می گردد.
نرم افزار با استفاده از اختلاف موقعیت فواصل نقاط قبل و بعد از عملیات شکل دهی، میزان کرنش را محاسبه و دیاگرام حد شکل دهی را بدست می دهد.
پس از تهیه تصاویر، مرکز دقیق همه نقاط در هر تصویر تا دقت یک صدم پیکسل توسط دستگاه تعریف می گردد.سپس با استفاده از تکنیک فتوگرامتری، تصاویر به صورت مجازی مونتاژ می گردند تا قطعه کار به صورت یک مدل سه بعدی نشان دهند.
با استفاده از این مونتاژ مجازی، مرکز هر نقطه علامت گذاری شده برروی قطعه، در محورهای سه بعدی واقعی تعریف میگردد. این نقاط سه بعدی محاسبه شده، شکل دقیق قطعه پرسکاری شده را تعریف می نماید.
از محلهایی که پس از عمل شکل دهی بر روی شبکه منظم نقاط اعوجاج موضعی ایجاد گردیده میتوان کرنش موضعی ناشی از فرآیند پرسکاری را محاسبه نمود.
درجه شکل دهی ورق در واقع توسط مقادیر کرنش تعریف می گردد. درجه شکل دهی معمولا به عنوان کرنش اصلی و فرعی و بخصوص کاهش ضخامت دیده می شود.
این مقادیر در ارتباط با منحنی حد شکل دهی (FLC)مواد مورد نظر و یا حداکثر کاهش ضخامت دیده می شود. دقت مقادیر کرنش بهتر از 5/0 درصد است که در نتیجه بررسی فرآیند سخت کاری بروی قطعاتی که دارای درجه شکل دهی پایین هستند(سقف و کاپوت خودرو)امکان پذیر می باشد.برای اندازه گیری مقدار کرنش یک قطعه پرسکاری شده فقط چند عکس گرفته می شود و پروسه اندازه گیری چند دقیقه بیشتر طول نمی کشد.
در مثال زیر چند تصویر از یک قطعه ورق نازک به ابعاد 25*25 سانتی متر و عمق 8 سانتی متر برداشته شد. دستگاه ARGUS تقریبا 2000 نقطه اچ شده را برروی سطح قطعه محاسبه نموده است.
کل فرآیند اندازه گیری با احتساب زمان های تنظیم قطعه، عکس برداری، محاسبه مرکز نقاط در عکس ها و سپس محاسبه مرکز نقاط در عکس ها و سپس محاسبه مختصات واقعی سه بعدی این نقاط برروی قطعه پرسی( مدل سه بعدی)، محاسبه الگوی اعوجاج( کرنش موضعی) و نمایش گرافیکی در کمتر از 10 دقیقه می باشد.
برای کیفیت پرسکاری قطعات پیچیده و بزرگ تصاویر بیشتری جهت پوشش کامل سطوح مورد نیاز می باشد.
شکلهای 3 و 4 پرسکاری یک قطعه PILLAR کامل با ضخامت اولیه 0.9 میلیمتر و طول 1.1 متر و عرض 0.35 متر را مورد ارزیابی قرار می دهد.
نقاط مورد نظر به قطر 1.5 میلیمتر علامت گذاری گردیده(ETCHED) برای اندازه گیری کامل تعداد 100 عکس گرفته شده است. با استفاده از این عکس ها حدود 30000 نقطه اندازه گیری برروی قطعه تعریف گردید. زمان لازم سه ساعت تخمین زده شده است.
سیستم های اندازه گیری ARGUS روزانه در بسیاری از کارخانجات فولادسازی و آلومینیوم سازی بکار برده می شود. این سیستم اطلاعات دقیق مربوط به کیفیت و درجه فرآیند پرسکاری را به دست می دهد.
این سیستم نه تنها در کارگاه ها بلکه در مراکز تحقیقاتی در مورد قطعات ساده و بسیار پیچیده و بزرگ جهت ارزیابی قطعه و قالب به کار می رود.
انتخاب روش مناسب در میان روشهای موجود grid analysis گریدها به سه صورت مربعی، دایره ای و مثلثی می باشند و روش اعمال آنها برروی ورق ها بطور عمده به صورت اچ کردن الکترو شیمیایی می باشد.
تکنولوژی گرید آنالیز دارای تکنیکهای متعددی می باشد که انتخاب این تکنیک ها بیشترین وابستگی را به geometry قطعه آزمایش شونده دارند. روش اعمالی circle grid analysis در بسیاری از کاخانجات معتبر در زمینه تولید قطعات پرسی استفاده می گردد.
یکی از تکنیکهای اندازه گیری که به وفور مورد استفاده قرار می گیرد روش اندازه گیری توسط دستگاه CMM می باشد.
این روش یک روش سنتی اندازه گیری قطعات پرسی به منظور بدست آوردن کرنشهای MAJOR و MINOR می باشد. دستگاه مجهز به یک پراب لمس کننده ماشه ای می باشد که عمل اندازه گیری توسط پراب ماشه ای انجام می شود سرعت جمع آوری اطلاعات در این روش یک نقطه در هر ثانیه می باشد.
روش دستی یکی دیگر از رشهای سنتی اندازه گیری می باشد در این روش دایره ها یا مربع ها توسط یک فرآیند اچ الکتروشیمیایی بر روی ورق حکاکی شده و سپس تغییر فرم صورت می گیرد سپس اندازه گیری دستی توسط روش دستی انجام میگیرد در این روش از یک خط کش و تقسیم کننده برای گریدهای مربعی یا از یک فیلم پلی استیرنی برای گریدهای دایره ای استفاده می شود. سرعت اندازه گیری این روشهای سنتی بسیار پایین می باشد.
همچنین روشهای سنتی دارای دقت و قابلیت تکرار پذیری پایینی می باشند و هنگامیکه موانع و مشکلات بزرگ بوجود بیاید از این روشها استفاده می شود.
برای غلبه بر این مشکلات هم اکنون از روشهای دیجیتالی استفاده می گردد.روشهای دیجیتالی می توانند توسط دستگاه CMM مورد کاربرد قرار بگیرند برای آنالیز کرنش سیستم های المانی توسط یک دوربین CCD استفاده می شوند توسط این دوربین از یک گرید المانی تصویربرداری می شود.
مزیت این سیستم پرتابل بودن آن است که به راحتی جابه جا می شود و اندازه گیری قطعه را راحت می سازد. در این روش مکان گرید بر روی سطح قطعه در دسترس نمی باشد لذا توسط تصویر برداری از دو یا چند مکان توسط سیستم مثلثی استریو می توان بطور همزمان کرنش و مکان هندسی قطعه را اندازه گیری نمود.
تکنیک دیگر اندازه گیری دیجیتالی که دارای دقت بیشتری می باشد توسط میز چرخان انجام می شود در این روش قطعه توسط میز چرخان در زوایای مختلف حرکت داده می شود و در زوایای مختلفی از قطعه عکس برداری می گردد محدودیت عمده این روش عدم قابلیت اندازه گیری قطعات بزرگ پرسی می باشد که کاربرد این روش را فقط در آزمایشگاه ها خلاصه نموده است.
همچنین می توان قطعه را ثابت نگاه داشته و دوربین را حرکت داد که باعث می گردد دقت در این روش بطور فاحشی کاهش یابد.
تکنیک دیگر توسط نصب دستگاه دیجیتالی لیزری برروی دستگاه CMM می باشد و تصویر برداری از ناحیه کرنش یافته به راحتی توسط دستگاه دیجیتالی انجام میگیرد. در این روش از قطعه در هر سه بعد مختصاتی عکس برداری می شود و امواجی از سطح قطعه با شدت کم و سطح خاکستری را منعکس می شوند و توسط یک کامپیوتر می توان اطلاعات فرآیند را منعکس نمود.
سطح خاکستری یک حد آستانه می باشد برای جداسازی گرید های دایره ای تیره تر از فلز روشن مورد استفاده قرار می گیرد. اطلاعات عمودی نشان داده شده برای تعیین طول های محور دایره تغییر فرم داده شده بکار برده می شوند و دیاگرام های حد شکل دهی به همان ترتیب کرنشهای ضخامتی نمایش داده می شوند.
روش دیگر نصب یک دوربین CCD برروی دستگاه CMM می باشد که توسط یک پراب PLC 10 PH توسط استاندارد RENISHOW کار میکند. توسط این روش یک اندازه گیری دقیق از ناحیه کرنش یافته انجام می شود.
تکنیکهای دیجیتالی متدهای اندازه گیری قطعات پرسی در صنعت پرسکاری
1-lazer digitizer solution
در این روش، گریدهای دایره ای بصورت الکتروشیمیایی بر روی بلانک اچ می گردند. دایره ها در فضای منظم در کنار یکدیگر و به فاصله 30175 میلیمتر از هم قرار میگیرند. قطر هر دایره 2.54 میلیمتر می باشد.
ضخامت محیطی دایره 0.254 میلیمتر می باشد. سپس شکل دهی ورق فلزی انجام میگیرد. بعد از شکل دهی قطعه توسط دستگاه دیجیتالی HYMARC HYSSCAN 45C که برروی دستگاه CMM سوار شده است اندازه گیری می شود. دستگاه دیجیتالی بالغ بر 1024نقطه را در هر خط اسکن شده جمع آوری می کند و سرعت اندازه گیری دستگاه 3.3 خط اسکن در هر ثانیه می باشد.
دقت اندازه گیری دستگاه تقریبا 10 ماکرومتر در هر سه جهت می باشد. سطوح خاکستری منعکس یافته بطور همزمان با یک واحد تفکیک 12 بایتی ثبت می گردند. توسط کنترل نمودن سرعت دستگاه ئ ارتفاع دستگاه دیجیتالی برروی قطعه پرسی نقاط در فضای 0.1 میلیمتر مربع جمع آوری می شوند.
2-HADHELD CCD
CAMERA GRID
MEASUREMENT
در این روش نیز ایتدا گریدهای مربعی یا دایره ای توسط فرآیند اچ الکترو شیمیایی برروی بلانک حک می گردند و توسط دستگاه تصویر برداری لیزری که مجهز به یک دوربین CCD می باشد از مناطق کرنش یافته عکس برداری شده و تصاویر توسط USB به کامپیوتر منتقل می شوند و به صورت نمودار FLD رسم میگردند.
در این روش چون دستگاه پرتابل می باشد به راحتی جابه جا شده و تصویر برداری در هر موقعیت و مکانی امکان پذیر می باشد.
3-STEREO CCD CAMERA
در شکل 8 این تکنیک بطور کامل نشان داده شده است در این روش سیستم از دو دوربین CCD سنجاقکی تشکیل شده است که برروی پرابCMM PH10 نصب شده است این دوربین ها با گامهای (STEP) 7.5 درجه ای قابلیت تنظیم دارند. لنز دوربین دارای تمرکز 12 میلیمتری می باشد سیستم یک لنز 1 میلیمتری اضافی دارد و کلیه سیستم با یک کامپیوتر در تماس است. برق سیستم از برق دستگاه CMM جدا می باشد. کل وزن سیستم 300 گرم می باشد. از نور محیط برای تصویر برداری می توان استفاده نمود.
نتیجه گیری
1-تکنیکهای لیزری دیجیتالی دارای کاربردهای زیادی در صنایع پرسکاری و قالبسازی می باشند.
2- این تکنیک ها دارای دقت بیشتری در اندازه گیری گریدها دارند.
3- تکنیک های لیزری دیجیتالی دارای حد تفکیک بالایی می باشند.
سیستمهایی که با دوربین های CCD کار می کنند قابلیت تصویر برداری در روشنایی محیط را دارا می باشند.
5-دستگاههای پرتابل مانند HANDHELD CCD CAMERA به دلیل قابلیت حمل سریع و آسان، وزن کم، قدرت تفکیک و سرعت بالای اندازه گیری کاربرد زیادی دارند و توصیه می گردند.
