Article by: Jim Cassady, Integrated Marketing Director – 3D Metrology, FARO Technologies, Inc. & MEGA Tech Magazine

หากมองจากมุมของตัวผลิตภัณฑ์ เครื่องมือวัดชิ้นงานที่ใช้กันอยู่ทั่วไปในปัจจุบัน (สร้างขึ้นจากวัสดุผสม) มีน้ำหนักเพียงแค่เศษเสี้ยวหนึ่ง ของอุปกรณ์ชนิดเดียวกันในยุคก่อนหน้า ขึ้นอยู่กับความยาวของเครื่องวัด ซึ่งโดยปกติจะอยู่ในช่วงประมาณ 1.5 – 4 เมตร เครื่องมือวัดชิ้นงานในปัจจุบันอาจมีน้ำหนักเบาที่สุดที่ 18 ปอนด์ (ประมาณ 8.164 กิโลกรัม) หรือ มีขนาด “เทอะทะ” ที่สุดที่น้ำหนัก 20 ปอนด์ (ประมาณ 9.071 กิโลกรัม) ขึ้นไป นอกจากนี้ เครื่องมือวัดชิ้นงานในปัจจุบัน ยังเป็นสิ่งที่สามารถใช้งานได้สะดวก และควบคุมทิศทางได้ง่ายมากขึ้น ด้วยการสแกนแบบโรทารี่ 8 แกน (8-axis rotary scan) อันถือเป็นความก้าวหน้าที่สามารถลดระยะเวลาในการสแกนได้มากถึง 40% ในขณะที่ยังคงรักษาไว้ซึ่งความแม่นยำเช่นเดิม

“Swinging” in to Action

ความเร็วในการสแกนได้เพิ่มมากขึ้นด้วยเช่นกัน โดยมีเหตุผลหลัก มาจากการเพิ่มสูงขึ้นของความกว้างของลำแสงเลเซอร์ที่ใช้ในการสแกน หรือ ที่เรียกกันโดยทั่วไปว่า แถบสแกนเลเซอร์ (Scan Stripe) ทำให้เครื่องมือวัดชิ้นงานในปัจจุบัน สามารถตรวจจับพื้นที่ที่มีขนาดใหญ่มากขึ้น ภายในระยะเวลาที่น้อยลง โดยที่ความละเอียดและความคมชัดไม่ได้ลดลงแต่อย่างใด และแม้แต่ประเภทของแสงเลเซอร์ที่นำมาใช้ ก็ถือว่าเป็นสิ่งที่มีพัฒนาการและมีความก้าวหน้าเพิ่มมากขึ้นเช่นเดียวกัน ในตลอดช่วงระยะเวลากว่าหลายสิบปีที่ผ่านมา สีของแสงเลเซอร์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน ไม่ว่าจะเป็นสีแดง สีเขียว หรือสีฟ้า ก็เป็นการเพิ่มทางเลือกเพื่อให้สอดคล้องกับวัตถุประสงค์ของการใช้งานมากขึ้น

สำหรับสีเลเซอร์ทั้ง 3 สี แสงสีฝ้าจะมีความยาวของคลื่นสั้นที่สุด ด้วยเหตุนี้ มันจึงสามารถใช้ในการตรวจจับรายละเอียดที่มีขนาดเล็ก ยิบย่อย นอกจากนี้ ยังมีการพัฒนาขึ้นอย่างมากในส่วนของความสามารถของเครื่องในการสแกนพื้นผิวสีเข้ม หรือ พื้นผิวที่มีความมันวาว ด้วยค่า PAR (Point Acquisition Rate) มากกว่า 1 ล้านจุด/วินาที ก่อนที่การจะมีการพัฒนานี้ขึ้น ผู้ดูแลเครื่องจักรและช่างโลหะ จำเป็นจะต้องทาสีบริเวณดังกล่าวก่อนที่จะทำการสแกน – หรือ ต้องหันกลับไปใช้เครื่องมือช่างแบบดั้งเดิม เช่น คาลิปเปอร์ หรือ ไมโครมีเตอร์ สำหรับการวัดในลักษณะต่างๆ

เช่นเดียวกัน เลเซอร์สีเขียว ก็เป็นเลเซอร์ที่มีคุณภาพสูงกว่าเลเซอร์สีแดง ทำให้เกิดรอยด่างน้อยกว่า จึงทำให้แสดงรายละเอียดต่างๆ ได้เพิ่มมากขึ้น เลเซอร์สีเขียวยังเป็นเลเซอร์ที่ดีที่สุดสำหรับกับการให้คำจำกัดความสีที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตา (Visual Color Definition) สำหรับการใช้งานที่ต้องการสมรรถนะการสแกนสีเต็มรูปแบบ เพื่อการตรวจจับและวิเคราะห์ข้อมูลสีที่มีความละเอียดสูงด้วยระบบคลาวด์

ถ้ามองจากมุมของซอฟท์แวร์ มันจะไม่ใช่การกล่าวเกินจริงเลย ถ้าจะบอกว่ามีความเปลี่ยนแปลง เกิดขึ้นอย่างมากมายมหาศาล หลังจากที่ Homer Eaton ผู้ซึ่งถือได้ว่า เป็นบิดาของเครื่องมือวัดชิ้นงานชนิดความแม่นยำสูงสมัยใหม่ ได้จดสิทธิบัตรเครื่องเวคเตอร์ 1 ของเขา สิ่งที่ไม่มีให้เห็นอีกต่อไปแล้วคือ เครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดมโหฬาร และเครื่องที่มีลักษณะเหมือนโทรพิมพ์ (teletype-like) ซอฟท์แวร์ในปัจจุบันได้ถูกออกแบบมาสำหรับใช้งานกับคอมพิวเตอร์ทั้งแบบตั้งโต๊ะ และแบบพกพา และสามารถใช้งานได้ทั้งกับระบบ IT แบบตั้งอยู่ที่ไซต์งาน (On-Premise) และแบบ ที่อยู่บน Server/ฐานข้อมูลบนคลาวด์ (On-Cloud) ด้วยกราฟฟิกบน User Interfaces และชุดข้อมูลคำสั่งแบบ Intuitive Commands ผู้ใช้งานเกือบทุกราย ไม่ว่าจะมีประสบการณ์หรือความชำนาญทางเทคนิคมากน้อยเพียงใด ล้วนสามารถที่จะฝึกฝนและสร้างความชำนาญการใช้งานโปรแกรมต่างๆ เหล่านี้

หลังจากที่มีการนำข้อมูลเข้าสู่ซอฟท์แวร์ ภาพสแกน 3 มิติ (มาตรฐานเครื่องมือวัดตามเกณฑ์มาตรวัดวิทยา) จะถูกสร้างขึ้น พร้อมๆ กับข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับภาพสแกนดังกล่าว ซึ่งผู้ใช้งานสามารถส่งต่อไปยังหน่วยอื่นๆ ภายในองค์กรได้ทันทีแบบ real time ทั้งในรูปแบบของข้อมูลดิบ กราฟ และรายงานแสดงผลแบบมีภาพประกอบ (Visual Report)

ประโยชน์ของซอฟท์แวร์ในลักษณะดังกล่าวมีอยู่อย่างชัดเจน: ข้อมูลเชิงลึกแบบหาตัวจับยากเกี่ยวกับความผันแปรในกระบวนการผลิต การแจ้งเตือนที่จะช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถหลีกเลี่ยงการแก้ไขหรือปรับปรุงชิ้นงานใหม่ หรือ ทำซ้ำอีกครั้ง (rework) ซึ่งเป็นสิ่งที่ต้องใช้เวลานาน และทำให้เกิดจ่ายเพิ่มเติมที่ค่อนข้างสูง นี่จึงเป็นโอกาสดีสำหรับบริษัทต่างๆ ในการพัฒนาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในกระบวนการผลิต

The “Reach to Succeed”

เช่นเดียวกับการที่เราได้เดินทางมาไกลมาก จากเครื่องมือวัดชิ้นงานยุคแรกในช่วงกลางของทศวรรษ 1970 (ประมาณช่วง พ.ศ. 2517) เทคโนโลยีนี้จะยังคงมีการพัฒนาและก้าวหน้าต่อไป รวมถึงผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง ก้านวัดที่มีน้ำหนักเบายิ่งกว่านี้จะได้รับการพัฒนาขึ้น ระยะเวลาของการสแกนจะยังคงลดลงอย่างต่อเนื่อง และผู้พัฒนาซอฟท์แวร์จะยังคงเพียรพยายามสร้างความก้าวหน้าและขยายขอบเขตของเทคโนโลยีโลกเสมือน (augmented reality) และเครื่องยนต์ปัญญาประดิษฐ์(artificial intelligent machines) ต่อไป

ในหนังสือ “Profiles of the Future: An Inquiry into the Limits of the Possible” ซึ่งได้รับการตีพิมพ์เมื่อปี ค.ศ. 1962 (พ.ศ.2505) นักเขียนนวนิยายทางวิทยาศาสตร์และนักอนาคต (Futurist) ชื่อดังอย่าง Arthur C. Clarke ได้ให้ข้อสังเกตที่ได้กลายมาเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางในปัจจุบันว่า “เทคโนโลยีขั้นสูงอย่างแท้จริงเป็นสิ่งที่ไม่อาจแยกออกจากเวทมนตร์” (Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic)

ในโลกของเทคโนโลยีเครื่องมือวัดชิ้นงานความแม่นยำสูง มันจึงเป็นเรื่องที่น่าตื่นตาตื่นใจอย่างยิ่งที่จะเฝ้ารอดูวันที่ “ช่วงเวลาแห่งเวทมนตร์” นั้น จะมาถึง

Ref : www.sumipol.com

Article by: Jim Cassady, Integrated Marketing Director – 3D Metrology, FARO Technologies, Inc. & MEGA Tech Magazine

From a product perspective, contemporary measuring arms (constructed from composite materials) are a fraction of the weight of their predecessors. Depending on their length, often ranging from 1.5 to 4 meters, they can be as light as 18lbs or as “bulky” as 20+lbs. They are also more maneuverable than ever with 7 and now 8-axis rotary scanning – an advance that can decrease scan times up to 40 percent, while maintaining accuracy.

“Swinging” in to Action

Scanning speeds have also accelerated thanks in large part to increases in laser beam scanning width, often referred to as scan stripe, which can capture a larger area in less time, without losing resolution. Even the type of laser used has advanced over the decades, and now features red, green, and blue laser options.

Of the three colors, blue lasers have the shortest wavelength. As a result smaller details are captured, along with a vast improvement in the ability to scan dark and/or shiny surfaces with a point acquisition rate of over one million points per second. Prior to this development machinists and metalworkers would be forced to paint said parts in order to scan – or, alternatively, resort to traditional hand tools like calipers and micrometers for their measurement needs.

Green lasers are also superior to red lasers and generate less speckle, resulting in greater detail. They are ideal for visual color definition, delivering full-spectrum color scanning capabilities for high-resolution color point cloud data capture and analysis.

From a software perspective, it’s hard to overstate how much has changed since Homer Eaton, considered the father of modern articulated measuring arms, filed his patent for the Vector 1. Gone are the behemoth computers and teletype-like machines. Today’s software is designed for standard desktop and laptop computers and is available as an on-premises product or a cloud-based solution. With their graphical user interfaces and intuitive commands, nearly any operator – independent from experience and technical know-how – can master these programs. Once the data is imported into the software a metrology-grade 3D scanned image is generated and information related to it can be shared across an organization in real time in the form of raw data, graphs, and visual reports.

The benefits of such software are clear: unparalleled insight into process variation, alerts which help avoid time-consuming “reworks” and costly scraps, and an opportunity for companies to improve their manufacturing efficiencies.

The “Reach to Succeed”

Just as we’ve come a far piece from the articulated measuring arms of the mid 1970s, so too, will the technology continue to advance, along with their corresponding products. Lighter weight arms will be developed. Scan times will continue to decrease. And software developers will continue to press forward the frontier of augmented reality and artificially intelligent machines.

In his 1962 book, “Profiles of the Future: An Inquiry into the Limits of the Possible,” renowned science fiction writer and futurist Arthur C. Clarke penned his now-famous observation: “Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic.” For articulated measuring arms, it’ll be fascinating to see when that “magic moment” arrives.

Article by: Jim Cassady, Integrated Marketing Director – 3D Metrology, FARO Technologies, Inc. & MEGA Tech Magazine

製品の観点から言えば、（複合材料で構成された）現代の測定アームは、既存製品の重量と比べたらその重さは微々たるものである。 その重さは当然その長さによって異なるものであが、1.5〜4メートルの範囲では18ポンドと言う軽いものから、20ポンド以上の「ズッシリ感」のものまで存在する。 また、7軸および8軸の回転スキャンにより、これまで以上に機動性が向上する。この進化により精度を維持しながらスキャン時間を最大40％削減する事ができる。

「即」行動

レーザービームのスキャン幅の増加によりスキャン速度も速くなった。これは、しばしばスキャンストライプと呼ばれる解像度を失うことなく、より短い時間でより大きな領域をスキャンする事が出来る。 使用されるレーザーのタイプでさえここ数十年間の間に進歩し、今日では赤、緑、青などのレーザーオプションまで備わっている。

これらの3色のうち、青色レーザーの波長が最も短い。その結果、細部を捕らえることが可能であり一秒あたり百万ポイントを超えるポイント取得率で暗い表面や光沢のある表面をスキャンする機能の大幅改善である。このようなものの開発以前は、機械工や金属工はスキャンするために上記の部品を塗装することを余儀なくされていたし、場合によっては測定のニーズに合わせてキャリパーやマイクロメーターなどの従来の手動工具に頼っていた。

緑のレーザーも赤のレーザーより優れており、スペックルの発生が少ない為より詳細な表示が可能である。 これらは視覚的に鮮明なカラー表示には理想的で、高解像度のカラーポイントクラウドデータをとらえる事が可能出で分析のためのフルスペクトルカラースキャン機能がある。

ソフトウェアの観点からは、最新の関節式測定アームの父であるホーマーイートンがベクター1の特許を申請して以来、どれほどの変化があったか述べる事はそれらの変化が余りにも多すぎてそれら全てを述べる事は殆ど不可能に近い。

巨大なコンピュータやテレタイプのようなマシンは最早なくなってしまった。今日のソフトウェアは、標準型のデスクトップおよびラップトップコンピュータ用に設計されており、その場で使えるオンプレミス製品またはクラウドベースのソリューションとして利用できるようになった。グラフィカルユーザーインターフェイスと直感的なコマンドを使用して、経験や技術的ノウハウに依存しない（持たない）ほぼすべてのオペレーターがこれらのプログラムを簡単に習得できる。

データがソフトウェアにインポートされれば計測グレードの3Dスキャン画像が生成されそのデータに関連する情報、生データ、グラフ、およびビジュアルレポートの形式で組織全体でリアルタイムで共有できるのである。

このようなソフトウェアの利点は明らかであろうと思うが、プロセスの変動に対する比類のない洞察機能、時間のかかる「リワーク」やコストのかかるスクラップを回避するのに役立つアラート機能、企業が製造効率を向上させる機会の創出等々である。

真の「成功への一手」

1970年代半ばの関節式測定アーム時代から大きな一歩を進んで来たように、テクノロジーもそれらを必要とする製品とともに進歩し続けるであろう。 より軽量なアームが開発出現するであろう。 スキャン時間も減少し続けて行くであろう。 そして、ソフトウェア開発者は拡張現実と人工知能機械のフロンティアを更に前進させ続けて行くであろう。

未来派のアーサーC.クラークは彼の1962年の著書「未来のプロフィール：可能性の限界への探求」で、今日有名になった以下の様な考え方（物の見方）を述べている：「十分に高度な技術は魔法と区別がつかない。」と。

関節式測定アームで言わせてもらえば、現時点においては未だその「魔法の瞬間」がいつ到着するかを見るのが待ち遠しい限りである。