Hình 1. Hình ảnh sản phẩm dòng Lanbao PDA từ trang sản phẩm chính thức. Hình ảnh minh họa dòng sản phẩm; xác nhận hậu tố model đầy đủ trước khi áp dụng thông số kỹ thuật. Nguồn [2].

Tách biệt độ lặp lại khỏi các thông số đo lường khác.

Tính lặp lại liên quan đến sự phân bố của các quan sát liên tiếp trong điều kiện về cơ bản không thay đổi. Tính tái tạo xem xét các điều kiện đã thay đổi, chẳng hạn như người vận hành khác, thiết bị khác hoặc ngày khác. NIST phân biệt các khái niệm này và khuyến nghị nên nêu rõ cách thể hiện độ chính xác, bao gồm cả thước đo thống kê có liên quan.

Độ phân giải là mức tăng nhỏ nhất được hiển thị hoặc phân biệt được. Màn hình có thể hiển thị các mức tăng nhỏ trong khi các giá trị đo thực tế lại dao động với biên độ lớn hơn. Sai số là sự khác biệt có hệ thống so với giá trị tham chiếu. Tính tuyến tính mô tả sự sai lệch so với mối quan hệ được chỉ định trong phạm vi đo. Cảm biến có thể liên tục trả về cùng một giá trị sai, vì vậy khả năng lặp lại tuyệt vời không thể loại bỏ lỗi hiệu chuẩn.

Hãy đọc kỹ các thông số phần trăm. Ví dụ, với thang đo đầy đủ 30 mm, ±0,1% tương ứng với ±0,030 mm, hay ±30 μm. Phép tính này chuyển đổi thông số dựa trên phạm vi thành các đơn vị kỹ thuật hữu ích. Điều đó không có nghĩa là mọi phép đo đều có sai số chính xác như vậy, và nó cũng không chuyển đổi tính tuyến tính thành tính lặp lại.

Hãy hỏi xem chỉ số độ lặp lại thực sự thể hiện điều gì.

Hai báo giá có thể cùng ghi 20 μm nhưng mô tả hiệu suất khác nhau. Một nhà cung cấp có thể báo cáo ba độ lệch chuẩn; nhà cung cấp khác có thể báo cáo toàn bộ phạm vi đỉnh-đỉnh quan sát được. Kết quả đỉnh-đỉnh cũng phụ thuộc vào số lượng mẫu và các giá trị ngoại lệ. Hãy yêu cầu phương pháp tính toán, số lượng mẫu, các giá trị đo thô (nếu có) và liệu con số đó là giới hạn hay kết quả điển hình.

Tài liệu chuyên dụng của Lanbao về dòng PDA-CR50 xác định thẻ trắng có độ phản xạ 90%, điều kiện 23 ±5°C, nguồn điện 24 VDC và thời gian khởi động 30 phút. Tài liệu này cũng đề cập đến chu kỳ lấy mẫu 2 ms và trung bình 100 mẫu trong ghi chú thử nghiệm. [1] Trước khi so sánh báo giá với tài liệu đó, hãy hỏi xem các cài đặt đó liên quan như thế nào đến thời gian phản hồi và khả năng lặp lại được báo giá. Không nên cho rằng kết quả phòng thí nghiệm đã lọc đại diện cho chế độ hoạt động nhanh nhất.

Để so sánh trong quá trình mua sắm, hãy cố định một công thức đo lường. Xác định mục tiêu, khoảng cách tham chiếu, hướng bề mặt, thời gian ổn định, thời gian thu thập dữ liệu, giao diện đầu ra và bộ lọc. Yêu cầu mỗi nhà cung cấp tiềm năng thực hiện một thử nghiệm tương đương. Trong trường hợp không thể có thiết lập tương đương, hãy mô tả rõ sự khác biệt thay vì chỉ xếp hạng các con số đơn thuần.

Hiểu lý do tại sao bề mặt thực tế lại làm thay đổi kết quả.

Nhiều cảm biến dịch chuyển laser tầm ngắn sử dụng phương pháp tam giác quang học. Bộ thu quan sát vị trí của ánh sáng phản xạ, và hệ thống xử lý sẽ ánh xạ vị trí đó thành khoảng cách. Do đó, điều kiện bề mặt có thể ảnh hưởng đến phép đo ngay cả khi khoảng cách vật lý không đổi. Ảnh hưởng này cần được đánh giá đối với thiết kế quang học và chi tiết cụ thể.

Bề mặt được đánh bóng có thể làm lệch hướng ánh sáng hữu ích ra khỏi bộ thu hoặc tạo ra các phản xạ gương mạnh. Bề mặt tối màu có thể cho ra ít ánh sáng phản xạ hơn. Kết cấu bề mặt có thể làm thay đổi tín hiệu quan sát được khi các đặc điểm bề mặt khác nhau đi qua điểm chiếu. Tại một cạnh, vùng được chiếu sáng có thể bao gồm hai độ cao khác nhau. Một điểm chiếu lớn hơn có thể làm trung bình các chi tiết cục bộ mà quá trình kiểm tra nhằm mục đích phân giải.

Lắp đặt cảm biến sao cho đường truyền tín hiệu phát và nhận không bị cản trở trong suốt quá trình chuyển động dự kiến. Kiểm tra các hốc, cạnh nhô và các chi tiết cố định để tránh hiện tượng bóng mờ quang học. Sử dụng phạm vi hoàn thiện bề mặt thực tế, bao gồm cả sự biến đổi sản xuất chấp nhận được. Việc thử nghiệm một mẫu đẹp có thể che giấu lỗi xuất hiện sau khi lô vật liệu tiếp theo đến.

Hãy lập ngân sách sai sót kiểm tra trước khi lựa chọn phần cứng.

Hãy bắt đầu bằng việc xác định dung sai bản vẽ và hậu quả của việc chấp nhận sai hoặc từ chối sai. Thiết lập tỷ lệ đóng góp đo lường cho phép với nhóm chất lượng. Tỷ lệ đo lường trên dung sai cố định có thể là mục tiêu nội bộ hữu ích, nhưng không có tỷ lệ nào tự động chứng minh sự phù hợp cho mọi sản phẩm hoặc mức độ rủi ro.

Hãy xem xét dung sai chiều cao minh họa từ 9,80 đến 10,20 mm, với tổng chiều rộng là 0,40 mm. Giả sử một thử nghiệm thí điểm cho ra độ lệch chuẩn cố định là 0,006 mm. Sáu độ lệch chuẩn trải rộng 0,036 mm, hoặc 9% chiều rộng dung sai. Đây là phép tính sàng lọc cho thử nghiệm cố định đó, chứ không phải là kết quả chấp nhận hoàn chỉnh của thiết bị đo. Nó loại trừ ảnh hưởng của việc định vị lại, sai lệch, nhiệt độ và các hiệu ứng dài hạn.

Nếu các đóng góp độ không chắc chắn tiêu chuẩn độc lập được ước tính là 6 μm cho nhiễu cảm biến, 8 μm cho việc định vị lại và 4 μm cho việc thu thập dữ liệu, thì tổng bình phương căn bậc hai của chúng xấp xỉ 10,8 μm. Phép tính này chỉ hợp lệ khi các ước tính có cùng cơ sở nhất quán và giả định về tính độc lập là hợp lý. Các hiệu ứng tương quan, sai lệch chưa được hiệu chỉnh và giới hạn tối đa được chỉ định cần được xử lý riêng; chúng không nên được đưa vào cùng một công thức một cách mù quáng.

Do đó, một cuộc thảo luận mua hàng hữu ích bắt đầu từ ngân sách ứng dụng. Nếu sự biến thiên chủ yếu do thiết bị quyết định, một cảm biến đắt tiền hơn có thể không mang lại nhiều giá trị. Nếu hiệu ứng bề mặt chiếm ưu thế, việc thay đổi hình dạng hoặc công nghệ cảm biến có thể quan trọng hơn giá trị độ lặp lại trong catalog nhỏ hơn.

Xác thực các phép đo tĩnh và di động một cách riêng biệt.

Sử dụng một chuẩn tham chiếu có thể truy vết hoặc một thiết bị đo dịch chuyển đã hiệu chuẩn phù hợp để kiểm tra các vị trí đã biết. Độ không chắc chắn của chuẩn tham chiếu phải phù hợp với quyết định cần đưa ra. Ghi lại các điều kiện môi trường xung quanh và để hệ thống ổn định theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Lưu giữ các cài đặt và dữ liệu thô để có thể lặp lại kết quả sau khi cài đặt.

1. Đo lặp đi lặp lại một giá trị tham chiếu cố định để xác định nhiễu ngắn hạn.

2. Tháo và lắp lại cùng một chi tiết để làm rõ sự thay đổi về tải trọng và độ gá lắp.

3. Đo kích thước các chi tiết tiêu biểu trong phạm vi và độ hoàn thiện bề mặt yêu cầu.

4. Lặp lại ở tốc độ sản xuất với đường dẫn kích hoạt và thu thập dữ liệu thực tế.

5. Lặp lại sau khi khởi động, thay đổi nhiệt độ và vệ sinh hoặc bảo trì thông thường.

6. So sánh kết quả với các giới hạn đã thỏa thuận và điều tra các lỗi trước khi phát hành.

Các số liệu này chỉ là điểm khởi đầu được đề xuất, chứ không phải là kích thước mẫu tiêu chuẩn bắt buộc. Tăng phạm vi bao phủ tùy thuộc vào sự đa dạng của quy trình, yêu cầu về độ tin cậy và chi phí của một quyết định sai lầm. Một thử nghiệm ngắn hạn có thể xác định được vấn đề mà không chứng minh được độ tin cậy lâu dài.

Cân bằng giữa việc tính trung bình và tốc độ đường truyền.

Việc lấy trung bình có thể làm giảm nhiễu ngẫu nhiên, nhưng nó cũng có thể làm chậm kết quả và làm mờ đi một đặc điểm đáng lẽ phải được phát hiện. Đối với các mẫu ngẫu nhiên độc lập, độ lệch chuẩn của giá trị trung bình giảm theo căn bậc hai của số lượng mẫu. Nhiễu tương quan, sự trôi chậm và các lỗi phụ thuộc vào bề mặt không nhất thiết phải tuân theo sự cải thiện đó.

Trong một ví dụ kiểm tra chuyển động minh họa, một vật thể có kích thước 5 mm di chuyển với tốc độ 0,5 m/s sẽ nằm dưới vị trí đo điểm trong khoảng 10 ms. Thời gian phản hồi tiêu chuẩn 40 ms dài hơn khoảng thời gian quan sát đó. Vật thể có thể bị suy giảm hoặc lẫn với môi trường xung quanh. Có thể cần thiết lập thời gian phản hồi nhanh hơn, sau đó tiến hành kiểm tra độ lặp lại mới với thiết lập đó.

Hãy tính đến độ trễ kích hoạt, thời gian quét của bộ điều khiển, cập nhật thông tin liên lạc và bất kỳ phép tính trung bình nào được thực hiện trong PLC. Màn hình cảm biến có thể trông ổn định trong khi PLC đọc dữ liệu cũ hoặc được lọc khác nhau. Đánh giá giá trị thực tế được sử dụng cho quyết định sản xuất.

Kiểm tra các quy tắc tích hợp và chấp nhận

Đối với giao diện tương tự, hãy kiểm tra tỷ lệ, độ phân giải đầu vào, nối đất, định tuyến cáp và tải vòng lặp. Đối với giao diện số, hãy kiểm tra đơn vị, cách diễn giải thanh ghi, tốc độ cập nhật, xử lý dữ liệu không hợp lệ và thời gian chờ. Không có giao diện nào tự động đảm bảo kết quả kiểm tra tốt hơn; hiệu suất được quyết định bởi toàn bộ quá trình triển khai.

Thiết lập quy tắc quyết định rõ ràng gần giới hạn quy định. Phép đo gần giới hạn có thể yêu cầu dải bảo vệ, đo lại hoặc phương pháp kiểm tra thay thế, tùy thuộc vào độ không chắc chắn và chính sách chất lượng đã thỏa thuận. Không che giấu các phân loại không chắc chắn bằng cách đo đi đo lại cho đến khi đạt giá trị đạt yêu cầu.

Bộ phận mua sắm có thể sử dụng dòng sản phẩm Lanbao PDA làm ứng cử viên để đánh giá, đồng thời yêu cầu bảng dữ liệu mẫu chính xác, cấu hình đầu ra và thử nghiệm ứng dụng. [2] Chỉ phát hành cảm biến khi có đường cơ sở được ghi lại, bản vẽ lắp đặt, tệp cài đặt, quy trình xác minh và hướng dẫn thay thế. Những bản ghi này giúp duy trì hiệu suất đã được xác thực sau khi bảo trì.

Tài liệu tham khảo

[1] Bảng dữ liệu và điều kiện thử nghiệm dòng sản phẩm độ chính xác cao Lanbao PDA CR50

[2] Dòng sản phẩm cảm biến dịch chuyển laser PDA Lanbao và nguồn hình ảnh

Câu hỏi thường gặp

Liệu khả năng lặp lại có giống với độ chính xác không?

Không. Độ lặp lại mô tả sự trùng khớp giữa các lần đo lặp lại trong điều kiện xác định. Độ chính xác liên quan đến sự trùng khớp với đại lượng được đo. Một độ lệch ổn định có thể tạo ra độ lặp lại tuyệt vời trong khi khoảng cách được báo cáo vẫn không phù hợp cho một quyết định kiểm tra tuyệt đối.

Độ lặp lại như thế nào là đủ tốt cho việc kiểm tra của tôi?

Chọn một yêu cầu từ dung sai linh kiện, ngân sách độ không chắc chắn và hậu quả của việc phân loại sai. Xác thực toàn bộ hệ thống đã được lắp đặt. Chỉ dựa vào giá trị trong danh mục không thể thiết lập giới hạn chấp nhận phù hợp cho một quy trình chưa biết.

Liệu một cảm biến có độ phân giải 10 micromet có thể kiểm tra được dung sai 10 micromet hay không?

Chỉ riêng độ phân giải không đủ để kết luận điều đó. Nhiễu, độ lệch, tính tuyến tính, hiệu ứng nhiệt, sự thay đổi của thiết bị và hành vi thu thập dữ liệu có thể lớn hơn mức tăng được hiển thị. Sai số cho phép đòi hỏi một nghiên cứu khả năng đo lường phù hợp.

Tại sao các chỉ số đo lại kém ổn định hơn trên bề mặt kim loại sáng bóng?

Các bề mặt phản chiếu có thể làm thay đổi ánh sáng chiếu đến bộ thu khi góc hoặc vị trí thay đổi. Hãy kiểm tra lớp hoàn thiện và hình dạng thực tế. Sau khi đánh giá ứng dụng, có thể cần đến góc lắp đặt, bố trí quang học hoặc công nghệ cảm biến khác.

Liệu việc lấy trung bình có luôn cải thiện khả năng lặp lại?

Việc lấy trung bình thường làm giảm sự biến thiên ngẫu nhiên không tương quan. Tuy nhiên, nó không loại bỏ được hiện tượng trôi lệch hoặc sai số hệ thống một cách đáng tin cậy, và nó có thể làm giảm khả năng quan sát các đặc điểm ngắn trên các bộ phận chuyển động. Hãy so sánh các thiết lập ở tốc độ sản xuất yêu cầu.

Nên kiểm tra cảm biến bao lâu một lần?

Thiết lập khoảng thời gian kiểm tra dựa trên rủi ro quy trình, độ lệch quan sát được, môi trường và lịch sử bảo trì. Kiểm tra lại sau khi thay đổi cài đặt hoặc thay thế cảm biến. Việc kiểm tra tham chiếu theo các khoảng thời gian sản xuất xác định giúp phát hiện các thay đổi trước khi chúng ảnh hưởng đến một lô hàng lớn.

Cần gửi những gì cho nhà cung cấp để có một cuộc thử nghiệm hữu ích?

Cung cấp các chi tiết đại diện, bản vẽ, dung sai, biến thiên bề mặt, ràng buộc lắp đặt, tốc độ dây chuyền, chi tiết bộ điều khiển và quy tắc quyết định mong muốn. Yêu cầu các phép đo thô và cài đặt hoàn chỉnh để có thể tái tạo thử nghiệm trên máy.