16-asis JAV prezidentas Abrahamas Linkolnas kartą pasakė: „Kažkada galite apgauti visus žmones, visą laiką galite apgauti kai kuriuos žmones, bet negalite apgauti visų žmonių visą laiką“. [11Tas pats pasakytina ir stebint į sistemą integruotų lazerių veikimą. Pramoninėje gamyboje tam tikrą laiką gali būti stebima visa sistema arba visą laiką gali būti stebima dalis sistemos, tačiau visą laiką stebėti visos sistemos neįmanoma. 4 pramonės eroje.0, ty išmaniosios gamybos eroje, labai svarbu suprasti skirtumą tarp šių dviejų.
4 pramonė.{1}} keičia gamybos situaciją visose gyvenimo srityse. Technologijų pažanga padeda gamintojams efektyviau, greičiau ir išmaniau vykdyti pramoninę gamybą. Norint tinkamai pritaikyti išmaniąsias mašinas, būtina rinkti įvairius duomenis, juos analizuoti ir filtruoti siekiant tobulinti procesą. Per mažai duomenų trukdys tobulinti procesą, tačiau tuo pat metu per didelis duomenų kiekis gali būti neproduktyvus.
Lazerinio apdorojimo sistemos turi savo veikimo charakteristikų ir susijusių problemų rinkinį. Per daug duomenų apie lazerio veikimą gali duoti priešingų rezultatų, nes jie gali būti didžiuliai ir stulbinantys.
Kada matuoti lazerio veikimo rodiklius?
Yra keturi lazerio veikimo matavimo būdai. Pirmasis metodas yra tai, ką renkasi dauguma lazerinių sistemų operatorių, tai yra planinė priežiūra. Taikant šį metodą, lazerio veikimo metrika matuojama pagal suplanuotą lazerio prastovą, paprastai kas ketvirtį, pusmetį arba kasmet. Per šį laiką išmatuojami lazerio veikimo rodikliai ir lyginami su ankstesniais matavimais, siekiant analizuoti lazerio veikimo tendencijas.
Antrasis metodas yra matuoti proceso gedimų metu. Pavyzdžiui, jei suvirinimo lazeriu metu suvirinimo kokybė pablogėja arba jei pjovimas nepavyksta arba jo negalima atlikti pjovimo lazeriu metu, galima išmatuoti lazerio našumą, kad lazerio sistema atkurtų suprojektuotus veikimo parametrus.
Trečiasis ir ketvirtasis metodai yra būtent tai, apie ką bus kalbama šiame straipsnyje – stebėjimas proceso metu ir stebėjimas proceso metu. Abu metodai turi savo privalumų ir trūkumų. Operatoriai turi aiškiai suprasti šių dviejų metodų privalumus ir trūkumus, įsisavindami optimalų lazerio apdorojimo metodą. Be to, operatoriai taip pat turi suprasti, kuriuos lazerinius indikatorius būtina išmatuoti pramoninės gamybos procesų metu.
Kaip lazeris apdoroja medžiagas?
Pagal aukštus reikalavimus, nesvarbu, kokiai apdorojimo technologijai naudojamas lazeris, operatoriai turi suprasti, kaip lazeris apdoroja medžiagas. Pavyzdžiui, norint žinoti, kokio tipo lazeris tinkamas suvirinimui, netgi reikia suprasti, kaip lazeriu suvirinama automobilio durų stakta. Lengviausias būdas tai suprasti yra naudojant lazerio galios tankį.
Galios tankio apibrėžimas reiškia lazerio galią, apšvitintą medžiagos ploto vienetu. Galios tankis paprastai išreiškiamas W/cm2, kur „W“ reiškia galią „vatas“. Nepertraukiamiems (CW) lazeriams jo reikšmė yra galios vertė: impulsiniams lazeriams – vidutinės galios vertė. "cm2" reiškia lazerio taško plotą apdirbimo plokštumoje. Pavyzdžiui, 100 W lazerio, sufokusuoto į 100 mm taško dydį, galios tankis yra 1,27 x 103 kW/cm2.
Lazerio galios tankiui įtakos turi lazerio galios arba šviesos dydžio pokyčiai, taikomi medžiagai. Lazerių operatoriai turi išmatuoti, analizuoti ir suprasti šiuos du kintamuosius, kad užtikrintų efektyvų lazerinio proceso veikimą.
Svarbūs lazerio veikimo indikatoriaus matavimai
Lazerio šviesa paprastai matuojama galios matuokliu. Galios matuoklis yra jutiklis, kuris surenka lazerio šviesą ir paverčia ją elektriniu signalu, tada nustato spindulio pagamintą galią arba energiją ir galiausiai pateikia rodmenis skaitikliui ar kompiuteriui analizei. Šis procesas paprastai trunka tik kelias sekundes, tačiau jis gali skirtis priklausomai nuo naudojamos technologijos. Šie matavimai yra labai svarbūs renkant ir analizuojant duomenis, ypač lazerio gamybos stadijoje, nes duomenys leidžia vartotojams suprasti, kaip keičiasi lazerio veikimas ir kaip šie pokyčiai įtakoja lazerio pritaikymą apdorojimo procese.
Be to, reikia išmatuoti lazerio spindulio skersmenį. Sijos skersmeniui apskaičiuoti yra daug būdų, pavyzdžiui, D40 metodas, 13,5 % smailės metodas ir 10/90 peilio briaunos metodas, o skirtingų metodų skaičiavimo rezultatai labai skiriasi. Žmonės iš skirtingų pramonės šakų, išsilavinimo ir patirties naudoja atitinkamus skaičiavimo metodus pagal savo taikymo scenarijus.
Skaičiuojant sijos skersmenį, reikia atsižvelgti į sijos apvalumo arba elipsės vertę. Svarbu suprasti sijos formą ir kaip energija pasiskirsto sijos profilyje. Ar tai Gauso sija, ar plokščia sija? Bandant suprasti, kaip procese naudojamas lazeris, lazerio spindulio parametrų matavimas turėtų būti užbaigtas pramonės standartine spindulio rato matavimo sistema.
Renkantis lazerį, kuriant lazerio taikymą ir integruojant arba derinant lazerio šaltinį į sistemą, reikia atsižvelgti ne tik į pluošto skersmenį, bet ir į jo kokybę. Daugeliu atvejų, pradėjus gaminti lazerį, jo pluošto kokybė paprastai nebeanalizuojama, todėl labai svarbu atlikti spindulio kokybės analizę prieš lazeriui išvežant iš gamyklos.
Spindulio kokybę galima išreikšti M2 reikšme, o M2 vertė 1.0 rodo, kad lazerio spindulio kokybė yra optimali. Taip pat gali būti pluošto parametro sandauga (BPP=0xw, kur 0 yra spindulio tolimojo lauko nuokrypio kampo pusė, o w yra pluošto juosmens spindulys) ir K vertė (1/MM2). būti naudojamas lazerio spindulio kokybei išreikšti. Pagerėjo lazerinių šaltinių pluošto kokybė ir efektyvumas. Kalbant apie skirtingus apdorojimo procesus, skirtingi lazeriniai šaltiniai turi savų privalumų.
Vartotojams svarbu suprasti lazerio veikimo rodiklių pokyčius apdorojimo proceso metu. Norint visapusiškai suprasti sistemos veikimą ir užtikrinti stabilesnį ilgalaikį veikimą, labai svarbu išmatuoti lazerio galią, spindulio dydį ir tai, kaip ir kodėl jie keičiasi laikui bėgant.
Proceso stebėjimas ir stebėjimas proceso metu
Šiandien duomenis reikia įvesti kuo arčiau realiojo laiko. Tam reikalingas metodas, paprastai vadinamas "proceso stebėjimu", kuris apima lazerio veikimo matavimų stebėjimą, kol vyksta lazerio procesas. Priedų gamybos srityje ši technika vadinama "in situ stebėjimu".
„Stebėjimo proceso metu“ atitikmuo yra „proceso stebėjimas“, kuris matuoja lazerio našumą tarp procesų. Abu stebėjimo metodai turi savų privalumų ir trūkumų.
n-processmkai
Stebėjimas proceso metu arba stebėjimas vietoje matuoja dalį lazerio veikimo veikimo ir gamybos metu. Lazerinėje sistemoje yra sukurtas specialus bandymo posistemis, skirtas matuoti tik dalies lazerio veikimą ir analizuoti jį realiuoju laiku.
Proceso stebėjimas turi didelių privalumų. Pirma, kadangi posistemis yra integruotas į visą sistemą, jie gali lengvai bendrauti. Realaus laiko grįžtamasis ryšys apie lazerio veikimą teikiamas nuolat, todėl prireikus galima greitai pakoreguoti visą sistemą. Antra, šios posistemės dažnai yra sukurtos specialiai sistemai, į kurią jos yra integruotos, ir dažnai yra paprastos, teikiančios tik klientui reikalingą grįžtamąjį ryšį. Jų surinkta informacija gali būti lengvai pateikiama žmogaus ir mašinos sąsajoje, kurią mato lazerio operatorius. Šie duomenys taip pat gali būti saugomi ir analizuojami, o remiantis analizės rezultatais gali būti skelbiami įspėjimai, siekiant užtikrinti sistemos ir vartotojų saugumą arba sumažinti atliekų kiekį.
Pagrindinis stebėjimo proceso metu trūkumas yra tas, kad šios posistemės gali išmatuoti tik dalį visos lazerinės sistemos lazerio veikimo. Dalis mėginio paimama prieš lazeriui pasiekiant apdorojimo sritį ir analizuojama apdorojimo metu. Deja, daug problemų, kylančių apdorojimo metu, dažnai kyla dėl komponentų, esančių netoli apdorojimo zonos, funkcinio pablogėjimo po to, kai buvo paimtas lazerinio matavimo mėginys. Jei apdorojant sistemos komponentas sugenda arba sugenda, lazeriniam matavimui naudojamas mėginys gali nepablogėti arba nesugesti, todėl sistemai bus pateiktas klaidingas grįžtamasis ryšys.
Kitas stebėjimo proceso metu trūkumas yra optinių matavimo komponentų kalibravimo sunkumai. Kadangi posistemės yra integruotos į bendrą sistemą, dažnai sunku arba neįmanoma pašalinti komponentus pakartotiniam kalibravimui. Galios matavimo komponentai turi būti dažnai kalibruojami (Ophir rekomenduoja kalibruoti kas 12 mėnesių), kad būtų užtikrintas matavimo tikslumas.
Tokie matavimo posistemiai taip pat teikia papildomą jutiminį grįžtamąjį ryšį lazerinei sistemai, kad parodytų lazerio veikimą, nesiremiant faktiniais lazerio veikimo matavimais. Pavyzdžiui, temperatūros monitorius yra sumontuotas ant dengiamojo stiklo arti apdorojimo zonos, kad apsaugotų lazerio komponentus. Kai ant dangtelio stiklo yra per daug apdorojimo šiukšlių ir nuolaužos sugeria lazerio energiją, todėl temperatūra pakyla, temperatūros monitorius Tai primins lazerio naudotojams ir suteiks vertingos informacijos sistemai ir vartotojams.
Proceso stebėjimas
Proceso stebėjimas paprastai naudoja atskirą produktų rinkinį, kad būtų atlikti matavimai lazerio apdorojimo srityje ir analizuojama visa lazerinė sistema. Šios stebėjimo sistemos gali būti sudarytos iš atskirų gaminių, skirtų lazerio galiai, energijai ir pluošto kokybės analizei matuoti, arba gali būti sudarytos iš gaminių, galinčių vienu metu tikrinti šiuos parametrus (žr. 2 pav.). Šios tikrinimo sistemos gali būti viena nuo kitos priklausomos arba nepriklausomos, integruotos į bendrą sistemą arba sistema gali būti reguliariai prižiūrima tarp procesų.
Panašiai kaip in situ stebėjimas, proceso stebėjimas turi privalumų ir trūkumų. Pagrindinis proceso stebėjimo pranašumas yra išsamesnis viso lazerio veikimo sistemoje įvertinimas. 100 % lazerio spindulio surenkama galiai arba energijai matuoti, o fokusuota vieta taip pat gali būti analizuojama, kad vartotojas galėtų išsamiai analizuoti lazerio veikimą tuo momentu. Šie duomenys gali būti saugomi, saugomi arba registruojami visoje sistemoje, o tada pasiekiami tendencijų analizei, siekiant užtikrinti sistemos atkūrimą po gedimo ir išlaikyti pradinį sistemos efektyvumą. Duomenų rinkimas naudojant šį metodą galiausiai suteikia vartotojui išsamų vaizdą apie lazerio naudojimą, tačiau tai kainuoja.
Akivaizdžiausias stebėjimo proceso metu trūkumas yra prastovos. Kadangi matavimas atliekamas visu lazeriu, norint atlikti matavimą, lazeris turi būti pašalintas iš gamybos. Jei lazerinė matavimo sistema yra integruota į mašiną, tai dažniausiai nėra didelė problema, tačiau laikas yra pinigai. Tačiau, nors lazerinės matavimo sistemos integravimas į bendrą sistemą yra patogus, tai gali būti brangu, o kartais net laikoma nereikalinga. Jei jie nėra integruoti į bendrą sistemą, lazeriniai matavimo produktai gali būti naudojami kaip priežiūros įrankiai. Tačiau norint atlikti matavimus, lazeris turi būti pašalintas iš gamybos, o kai techninės priežiūros personalas nėra susipažinęs su lazerinio įrankio veikimu, matavimai užima daug laiko, todėl matavimai gali būti atliekami rečiau arba net nebūti. visi.
Be to, yra ir kitų produktų, kurie vartotojams gali suteikti informacijos apie procesą. Pavyzdžiui, kelios įmonės siūlo gaminius, kurie gali analizuoti suvirinimo procesą realiu laiku naudojant įvairias technologijas. Šios sistemos įdiegia suvirinimo proceso „go/no-go“ arba „pass/no-go“ apribojimus, leidžiančius vartotojams žinoti, kada sistemoje gali kilti problemų, užtikrinti aukštesnės kokybės produktų gamybą ir sumažinti atliekų kiekį.
Užtikrinti, kad lazeris veiktų stabiliai per visą jo gyvavimo ciklą, labai svarbu siekiant maksimaliai padidinti ir išlaikyti proceso nuoseklumą bei efektyvumą, pailginti lazerio tarnavimo laiką ir pagerinti sistemos investicijų grąžą. Tik išmatavę lazerio našumą darbo vietoje, vartotojai gali tiksliai žinoti, kaip lazeris veikia.
Tiek procese, tiek procese vykstantys matavimo metodai turi savų privalumų ir trūkumų, tačiau abu metodai gali suteikti svarbios lazerio apdorojimo informacijos. Lazerio veikimo rodiklius matuojantys gaminiai nuolat tobulinami, tampa lengviau valdomi ir patvaresni. Išmatavę kelis pagrindinius lazerio veikimo rodiklius, vartotojai galės lengviau suprasti lazerio veikimo principą ir atlikti ilgalaikę lazerio veikimo priežiūrą.
