Abraham Lincoln, is-16-il President tal-Istati Uniti, darba qal: "Tista' tqarraq lin-nies kollha xi drabi, u tista' tqarraq lil xi wħud min-nies il-ħin kollu, iżda ma tistax tqarraq lin-nies kollha l-ħin kollu." [11L-istess jgħodd meta tissorvelja l-prestazzjoni tal-lejżers integrati f'sistema. Fil-produzzjoni industrijali, is-sistema kollha tista 'tiġi mmonitorjata għal perjodu ta' żmien, jew parti mis-sistema tista 'tiġi mmonitorjata l-ħin kollu, iżda huwa impossibbli li tissorvelja s-sistema kollha l-ħin kollu. Fl-era tal-Industrija 4.0, jiġifieri, l-era tal-manifattura intelliġenti, huwa importanti ħafna li tifhem id-differenza bejn it-tnejn.
Industrija 4.0 qed tbiddel is-sitwazzjoni tal-manifattura fl-oqsma kollha tal-ħajja. L-avvanzi teknoloġiċi qed jgħinu lill-manifatturi biex iwettqu produzzjoni industrijali b'mod aktar effiċjenti, aktar mgħaġġel u aktar intelliġenti. Biex tapplika sew magni intelliġenti, huwa meħtieġ li tinġabar data varji, tanalizza u tiffiltrahom biex ittejjeb il-proċess. Ftit wisq dejta se tfixkel it-titjib tal-proċess, iżda fl-istess ħin, wisq dejta tista’ tkun kontroproduttiva.
Is-sistemi tal-ipproċessar bil-lejżer għandhom is-sett tagħhom stess ta 'karatteristiċi operattivi u kwistjonijiet relatati. Wisq dejta dwar il-prestazzjoni tal-lejżer tista 'tkun kontroproduttiva, peress li tista' tkun kbira u kbira.
Meta tkejjel il-metriċi tal-prestazzjoni tal-lejżer?
Hemm erba 'modi kif titkejjel il-prestazzjoni tal-lejżer. L-ewwel approċċ huwa dak li jippreferu ħafna mill-operaturi tas-sistema tal-lejżer, li hija l-manutenzjoni skedata. F'dan l-approċċ, il-metriċi tal-prestazzjoni tal-lejżer huma mkejla abbażi tal-perijodi ta' waqfien skedati tal-lejżer, ġeneralment kull tliet xhur, semi-annwali jew kull sena. Matul dan iż-żmien, il-metriċi tal-prestazzjoni tal-laser huma mkejla u mqabbla ma 'kejl preċedenti biex janalizzaw ix-xejriet operattivi tal-lejżer.
It-tieni metodu huwa li jitkejjel waqt fallimenti tal-proċess. Pereżempju, jekk il-kwalità tal-weldjatura tiġi degradata waqt l-iwweldjar bil-lejżer, jew jekk it-tqattigħ ifalli jew ma jistax jitwettaq waqt it-tqattigħ bil-lejżer, il-prestazzjoni tal-lejżer tista 'titkejjel biex tirrestawra s-sistema tal-lejżer għall-parametri operattivi ddisinjati.
It-tielet u r-raba 'metodi huma eżattament dak li se jiddiskuti dan l-artikolu - monitoraġġ fil-proċess u monitoraġġ waqt il-proċess. Iż-żewġ metodi għandhom il-vantaġġi u l-iżvantaġġi tagħhom. L-operaturi għandhom ikunu ċari dwar il-vantaġġi u l-iżvantaġġi ta 'dawn iż-żewġ metodi filwaqt li jaħkmu l-aħjar metodu ta' pproċessar tal-laser. Barra minn hekk, l-operaturi għandhom jifhmu wkoll liema indikaturi tal-lejżer huma kritiċi biex jitkejlu matul il-proċessi tal-produzzjoni industrijali.
Kif jipproċessa l-laser materjali?
Skont rekwiżiti għoljin, irrispettivament minn liema teknoloġija tal-ipproċessar tintuża l-lejżer, l-operaturi għandhom jifhmu kif il-lejżer jipproċessa l-materjali. Pereżempju, biex tkun taf liema tip ta 'lejżer huwa adattat għall-iwweldjar, saħansitra trid tifhem kif il-lejżer iwweldja l-qafas tal-bieb ta' karozza. L-eħfef mod biex tifhem dan huwa permezz tad-densità tal-qawwa tal-lejżer.
Id-definizzjoni tad-densità tal-qawwa tirreferi għall-qawwa tal-lejżer irradjata għal żona ta 'unità ta' materjal. Id-densità tal-qawwa hija ġeneralment espressa f'W/cm2, fejn "W" tirreferi għall-qawwa "watt". Għal lejżers kontinwi (CW), il-valur tiegħu huwa l-valur tal-qawwa: għal lejżers pulsati, huwa l-valur tal-qawwa medja tiegħu. "cm2" tirrappreżenta l-erja tal-post tal-lejżer fuq il-pjan tax-xogħol. Pereżempju, laser ta '100 W iffukat fuq daqs tal-post ta' 100 mm għandu densità ta 'qawwa ta' 1.27x103kW/cm2.
Id-densità tal-qawwa ta 'lejżer hija affettwata minn bidliet fil-qawwa tal-lejżer jew id-daqs tad-dawl applikati għall-materjal. L-operaturi tal-lejżer għandhom ikejlu, janalizzaw u jifhmu dawn iż-żewġ varjabbli biex jiżguraw it-tħaddim effiċjenti tal-proċess tal-lejżer.
Kejl importanti tal-indikaturi tal-prestazzjoni tal-lejżer
Il-kejl tad-dawl tal-lejżer normalment jinkiseb b'miter tal-qawwa. Miter tal-enerġija huwa sensor li jiġbor id-dawl tal-lejżer u jikkonvertih f'sinjal elettriku, imbagħad jiddeduċi l-qawwa jew l-enerġija prodotta mir-raġġ, u finalment jipprovdi l-qari lil miter jew kompjuter għall-analiżi. Dan il-proċess normalment jieħu biss ftit sekondi, iżda jista 'jvarja skond it-teknoloġija użata. Dan il-kejl huwa importanti ħafna għall-ġbir u l-analiżi tad-dejta, speċjalment fl-istadju tal-produzzjoni tal-laser, minħabba li d-dejta tippermetti lill-utenti jifhmu kif tinbidel il-prestazzjoni tal-laser u kif dawn il-bidliet jaffettwaw l-applikazzjoni tal-laser fil-proċess tal-ipproċessar.
Barra minn hekk, id-dijametru tar-raġġ tal-lejżer għandu jitkejjel. Hemm ħafna modi biex jiġi kkalkulat id-dijametru tar-raġġ, bħall-metodu D40, il-metodu tal-quċċata ta '13.5%, u l-metodu tat-tarf tas-sikkina 10/90, u r-riżultati tal-kalkolu ta' metodi differenti jvarjaw ħafna. Nies minn industriji, sfondi u esperjenzi differenti jużaw metodi ta 'kalkolu korrispondenti skont ix-xenarji ta' applikazzjoni tagħhom.
Meta jiġi kkalkulat id-dijametru tar-raġġ, irid jiġi kkunsidrat il-valur tat-tond jew l-ellittiċità tar-raġġ. Huwa importanti li tifhem il-forma tar-raġġ u kif l-enerġija hija mqassma fil-profil tar-raġġ. Huwa raġġ Gaussian jew raġġ flat-top? Meta tipprova tifhem kif il-lejżer jintuża fil-proċess, il-kejl tal-parametri tar-raġġ tal-lejżer għandu jitlesta minn sistema ta 'kejl tar-rota tar-raġġ standard tal-industrija.
Minbarra d-dijametru tar-raġġ, il-kwalità tar-raġġ għandha titqies ukoll meta tagħżel laser, tiżviluppa applikazzjoni tal-lejżer, u tintegra jew tiddibaggja sors tal-lejżer f'sistema. Fil-biċċa l-kbira tal-każijiet, ladarba laser jitqiegħed fil-produzzjoni, il-kwalità tar-raġġ tiegħu ġeneralment ma tibqax analizzata, għalhekk huwa importanti ħafna li titlesta l-analiżi tal-kwalità tar-raġġ qabel ma l-lejżer jitlaq mill-fabbrika.
Il-kwalità tar-raġġ tista' tiġi espressa bil-valur M2, u valur M2 ta' 1.0 jindika li l-kwalità tar-raġġ tal-lejżer hija ottimali. Il-prodott tal-parametru tar-raġġ (BPP=0xw, fejn 0 huwa n-nofs angolu tal-angolu tad-diverġenza tal-kamp imbiegħed tar-raġġ u w huwa r-raġġ tal-qadd tar-raġġ) u l-valur K (1/MM2) jistgħu wkoll jintuża biex jesprimi l-kwalità tar-raġġ tal-lejżer. Il-kwalità tar-raġġ u l-effiċjenza tas-sorsi tal-lejżer tjiebu. Meta niġu għal proċessi ta 'proċessar differenti, sorsi differenti tal-laser għandhom il-vantaġġi tagħhom stess.
Huwa importanti għall-utenti li jifhmu l-bidliet fl-indikaturi tal-prestazzjoni tal-laser matul il-proċess tal-ipproċessar. Il-kejl tal-qawwa tal-lejżer, id-daqs tar-raġġ, u kif u għaliex jinbidlu maż-żmien huwa kritiku biex nifhmu bis-sħiħ il-prestazzjoni tas-sistema u tiġi żgurata prestazzjoni aktar stabbli fit-tul.
Monitoraġġ fil-proċess vs monitoraġġ waqt il-proċess
Illum, id-dħul tad-dejta huwa meħtieġ kemm jista' jkun qrib il-ħin reali. Dan jeħtieġ teknika komunement imsejħa "monitoraġġ fil-proċess", li tinvolvi l-monitoraġġ tal-kejl tal-prestazzjoni tal-lejżer waqt li l-proċess tal-lejżer ikun għaddej. Fil-qasam tal-manifattura addittiva, din it-teknika tissejjaħ "monitoraġġ in-situ".
Il-kontroparti għal "monitoraġġ fil-proċess" hija "monitoraġġ fil-proċess", li tkejjel il-prestazzjoni tal-lejżer bejn il-proċessi. Iż-żewġ metodi ta 'monitoraġġ għandhom il-vantaġġi u l-iżvantaġġi tagħhom stess.
N-processmkai
Il-monitoraġġ waqt il-proċess jew il-monitoraġġ in situ jkejjel parti mill-prestazzjoni tal-lejżer waqt it-tħaddim u l-produzzjoni. Fis-sistema tal-lejżer titwaqqaf sottosistema dedikata tat-test biex tkejjel biss il-prestazzjoni ta 'parti tal-lejżer u tanalizzaha f'ħin reali.
Il-monitoraġġ waqt il-proċess għandu vantaġġi sinifikanti. L-ewwel, peress li s-subsistema hija integrata mas-sistema kollha, it-tnejn jistgħu jikkomunikaw faċilment. Feedback f'ħin reali dwar il-prestazzjoni tal-lejżer jitwassal kontinwament, għalhekk aġġustamenti għas-sistema kollha jistgħu jsiru malajr jekk ikun meħtieġ. It-tieni, dawn is-sottosistemi ħafna drabi huma ddisinjati speċifikament għas-sistema li huma integrati fiha u ħafna drabi huma sempliċi, li jipprovdu biss ir-rispons meħtieġ mill-klijent. L-informazzjoni li jiġbru tista 'tiġi ppreżentata faċilment fuq interface bniedem-magna li tidher mill-operatur tal-lejżer. Din id-dejta tista 'wkoll tiġi maħżuna u analizzata, u twissijiet jistgħu jinħarġu bbażati fuq ir-riżultati tal-analiżi biex tiġi żgurata s-sigurtà tas-sistema u l-utenti, jew biex titnaqqas ir-rata ta' ruttam.
L-iżvantaġġ ewlieni tal-monitoraġġ waqt il-proċess huwa li dawn is-sottosistemi jistgħu jkejlu biss parti mill-prestazzjoni tal-lejżer tas-sistema kollha tal-lejżer. Porzjon tal-kampjun jinġabar qabel il-lejżer jilħaq iż-żona tal-ipproċessar u jiġi analizzat waqt l-ipproċessar. Sfortunatament, ħafna problemi li jinqalgħu waqt l-ipproċessar ħafna drabi huma kkawżati minn degradazzjoni funzjonali ta 'komponenti qrib iż-żona tal-ipproċessar wara li l-kampjun tal-kejl tal-lejżer ikun inġabar. Jekk komponent fis-sistema jiddegrada jew ifalli waqt l-ipproċessar, il-kampjun użat għall-kejl tal-lejżer jista 'jitlef id-degradazzjoni jew il-falliment, u jipprovdi feedback falz lis-sistema.
Żvantaġġ ieħor tal-monitoraġġ fil-proċess huwa d-diffikultà fil-kalibrazzjoni tal-komponenti tal-kejl ottiku. Minħabba li s-sottosistemi huma integrati mas-sistema ġenerali, ħafna drabi huwa diffiċli jew impossibbli li jitneħħew il-komponenti għall-kalibrazzjoni mill-ġdid. Il-komponenti tal-kejl tal-enerġija għandhom jiġu kkalibrati spiss (Ophir jirrakkomanda kalibrazzjoni kull 12-il xahar) biex tiġi żgurata l-eżattezza tal-kejl.
Tali sottosistemi ta 'kejl jipprovdu wkoll feedback sensorju addizzjonali lis-sistema tal-lejżer biex tindika l-prestazzjoni tal-lejżer mingħajr ma jiddependu fuq kejl attwali tal-prestazzjoni tal-lejżer. Pereżempju, monitor tat-temperatura huwa installat fuq il-ħġieġ tal-għata qrib iż-żona tal-ipproċessar biex jipproteġi l-komponenti tal-lejżer. Meta jkun hemm wisq debris tal-ipproċessar fuq il-ħġieġ tal-qoxra u d-debris jassorbi l-enerġija tal-laser, u jikkawża li t-temperatura tiżdied, il-monitor tat-temperatura Se jfakkar lill-utenti tal-lejżer u jipprovdi informazzjoni siewja lis-sistema u lill-utenti.
Monitoraġġ waqt il-proċess
Il-monitoraġġ waqt il-proċess tipikament juża sett separat ta 'prodotti biex jieħu kejl fiż-żona tal-ipproċessar tal-lejżer u janalizza s-sistema kollha tal-lejżer. Dawn is-sistemi ta 'monitoraġġ jistgħu jkunu komposti minn prodotti separati għall-kejl tal-qawwa tal-lejżer, l-enerġija u l-analiżi tal-kwalità tar-raġġ, jew jistgħu jkunu komposti minn prodotti li jistgħu jittestjaw dawn il-parametri simultanjament (ara l-Figura 2). Dawn is-sistemi ta 'spezzjoni jistgħu jkunu interdipendenti jew indipendenti minn xulxin, integrati fis-sistema ġenerali, jew is-sistema tista' tinżamm regolarment bejn il-proċessi.
Simili għall-monitoraġġ in situ, il-monitoraġġ waqt il-proċess għandu l-vantaġġi u l-iżvantaġġi tiegħu. Il-benefiċċju ewlieni tal-monitoraġġ waqt il-proċess huwa valutazzjoni aktar kompleta tal-prestazzjoni kollha tal-laser fis-sistema. 100% tar-raġġ tal-lejżer jinġabar għall-kejl tal-qawwa jew tal-enerġija, u l-post iffukat jista 'jiġi analizzat ukoll biex jipprovdi lill-utent b'analiżi komprensiva tal-prestazzjoni tal-lejżer f'dak il-punt. Din id-dejta tista 'tiġi ssejvjata, maħżuna jew illoggjata fis-sistema kollha, u mbagħad aċċessata għall-analiżi tat-tendenza biex tiżgura l-irkupru tas-sistema wara falliment u tinżamm l-effiċjenza tas-sistema oriġinali. Il-ġbir tad-dejta bl-użu ta 'dan il-metodu fl-aħħar mill-aħħar jagħti lill-utent stampa sħiħa tal-użu tal-lejżer, iżda dan iġib miegħu spiża.
L-iżvantaġġ l-aktar ovvju tal-monitoraġġ waqt il-proċess huwa l-waqfien. Peress li l-kejl isir fuq il-lejżer kollu, il-lejżer għandu jitneħħa mill-produzzjoni biex iwettaq il-kejl. Jekk is-sistema tal-kejl tal-lejżer hija integrata fil-magna, ġeneralment ma tkunx ħaġa kbira, iżda l-ħin huwa flus. Madankollu, filwaqt li l-integrazzjoni ta 'sistema ta' kejl tal-lejżer fis-sistema ġenerali hija konvenjenti, tista 'tkun għalja u xi kultant saħansitra titqies bħala mhux meħtieġa. Jekk mhux integrat fis-sistema ġenerali, il-prodotti tal-kejl tal-lejżer jistgħu jintużaw bħala għodda ta 'manutenzjoni. Madankollu, il-lejżer għandu jinħareġ mill-produzzjoni biex jagħmel il-kejl, u meta l-persunal tal-manutenzjoni ma jkunx familjari mat-tħaddim tal-għodda tal-lejżer, il-kejl jieħu ħafna ħin, li jista 'jirriżulta f'kejl inqas frekwenti jew saħansitra l-ebda kejl f' kollha.
Barra minn hekk, hemm prodotti oħra li jistgħu jipprovdu lill-utenti b'informazzjoni dwar il-proċess. Pereżempju, bosta kumpaniji joffru prodotti li jistgħu janalizzaw il-proċess tal-iwweldjar f'ħin reali bl-użu ta 'varjetà ta' teknoloġiji. Dawn is-sistemi jimplimentaw limiti "go/no-go" jew "pass/no-go" fuq il-proċess tal-iwweldjar, li jippermettu lill-utenti jkunu jafu meta s-sistema jista 'jkollha problemi, jiżguraw il-produzzjoni ta' prodotti ta 'kwalità ogħla u jnaqqsu r-rati ta' ruttam.
L-iżgurar li l-laser jaħdem b'mod stabbli matul iċ-ċiklu tal-ħajja tiegħu huwa kritiku biex timmassimizza u żżomm il-konsistenza u l-effiċjenza tal-proċess, testendi l-ħajja tal-laser, u ttejjeb ir-ritorn fuq l-investiment tas-sistema. Biss billi tkejjel il-prestazzjoni tal-lejżer fil-qasam fil-post tax-xogħol jistgħu l-utenti jkunu jafu eżattament kif qed jaħdem il-lejżer.
Kemm il-metodi ta 'kejl fil-proċess kif ukoll waqt il-proċess għandhom il-vantaġġi u l-iżvantaġġi tagħhom stess, iżda ż-żewġ metodi jistgħu jipprovdu informazzjoni importanti dwar l-ipproċessar tal-lejżer. Prodotti li jkejlu l-indikaturi tal-prestazzjoni tal-lejżer qed jevolvu kontinwament, qed isiru aktar faċli biex joperaw, u aktar fit-tul. Billi tkejjel indikaturi ta 'prestazzjoni ewlenin multipli tal-lejżer, l-utenti jsibuha aktar faċli biex jifhmu l-prinċipju tax-xogħol tal-lejżer u jwettqu manutenzjoni tal-prestazzjoni fit-tul tal-lejżer.
