Chat with us, powered by LiveChat

Menu

การทดสอบยานยนต์ ประเมินความปลอดภัย สะดวกด้วย GOM: Optical 3D Metrology

Applicad Public Company Limited.Article Mi Article-GOMการทดสอบยานยนต์ ประเมินความปลอดภัย สะดวกด้วย GOM: Optical 3D Metrology

Mar

27

2019

การทดสอบยานยนต์ ประเมินความปลอดภัย สะดวกด้วย GOM: Optical 3D Metrology

การทดสอบยานยนต์ (Automotive Testing) นั้นมีขึ้นเพื่อให้รถยนต์ที่ผลิตออกมาจำหน่ายมีความปลอดภัยต่อการใช้งาน ทั้งนี้หน่วยงานควบคุมทั้งในสหรัฐอเมริกา เช่น Society of Automotive Engineer (SAE) และหน่วยงาน CISPR และ ISO/IEC ของสหภาพยุโรป จึงได้กำหนดมาตรฐานการทดสอบรถยนต์ (Automotive Testing Standards) ขึ้นเพื่อใช้ทดสอบคุณสมบัติต่างๆ ของรถยนต์ โดยมาตรฐานสากลสำหรับการทดสอบอุปกรณ์ยานยนต์ถูกแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม เช่น มาตรฐานการทดสอบทางกล (Mechanical testing standards) มาตรฐานการทดสอบด้านความน่าเชื่อถือ (Reliability) และมาตรฐานด้านอิเล็กทรอนิกส์ (EMC standards for vehicle and electronic sub assemblies :ESA) เป็นต้น โดยมาตรฐานต่างๆ ที่ได้กล่าวถึงไปนั้นได้ระบุวิธีการทดสอบตามหัวข้อต่างๆ ไว้เป็นจำนวนมาก เช่น ทดสอบการวิ่งบนถนนเปียก ทดสอบระยะการเบรก การทดสอบในแสงอัลตร้าไวโอเลต การทดสอบทางแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทดสอบการชนกัน และการกระแทก เป็นต้น

ทั้งนี้เทคโนโลยีระบบการวัดด้วยแสงแบบ 3 มิติ (Optical 3D Metrology) ระบบการวัดแบบไม่ต้องสัมผัสจาก GOM สามารถตอบสนองการวิเคราะห์ขั้นสูงของชิ้นส่วนต่างๆ ว่ามีปฏิกิริยาอย่างไรเมื่อทดสอบการชน และการกระแทก

เพื่อทำการเร่งกระบวนการออกแบบ การจำลอง วัฎจักรการพัฒนา อุตสาหกรรมยานยนต์ได้มีการนำเทคโนโลยีระบบการวัดด้วยแสง (Optical Measurement Systems) เข้ามาใช้กันอย่างแพร่หลายและเพิ่มมากขึ้น แทนที่การใช้สเตรนเกจ (Strain Gauge) เครื่องมือวัดแรงตึงเครียด, ทรานสดิวเซอร์ (Transducer) เครื่องมือวัดความเร่งของการเคลื่อนที่ของวัตถุ อุปกรณ์แปลงข้อมูลหรือพลังงานรูปแบบต่างๆ รวมไปถึงเครื่องมือวัดการยืด (Extensometer)

หลายๆ บริษัทไม่เพียงแต่จะใช้ระบบการวัดแบบไม่ต้องสัมผัสนี้ในการทดสอบการชนและการกระแทก แต่ยังมีการใช้ระบบการวัดนี้ในตู้ควบคุมอุณหภูมิและความชื้น อุโมงค์ลมและการทดสอบความล้า (Fatigue Testing)

ทั้งนี้เป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างมากสำหรับบริษัทผู้ผลิตรถยนต์ เช่น Audi, BMW, Daimler, Porsche และ Volkswagen รวมไปจนถึงซัพพลายเออร์หลายๆ ที่ เช่น Autoliv, Bosch, Continental, TRW และ ZF ซึ่งแน่นอนว่าระบบการวัดด้วยแสงที่สามารถนำมาบูรณาการปรับใช้ได้อย่างเต็มรูปแบบและง่ายดายมากกับการ Test Facility และ Test Stand

ตัวเซนเซอร์ชนิดใช้แสง (Optical Sensor) สามารถแสดงข้อมูลของชิ้นส่วนและส่วนประกอบต่างๆ ในรูปทรงเรขาคณิต รวมไปถึงการเคลื่อนที่และการเสียรูปในแบบ 3 มิติ ได้อีกด้วย ซึ่งการเสียรูปแบบไดนามิก (Dynamic) และแบบสแตติค (Static) ถูกนำมากำหนดบนพื้นฐานของแต่ละจุดเช่นเดียวกับพื้นผิวทั้งหมด จากข้อมูลเหล่านี้ บริษัทผู้ผลิตรถยนต์สามารถที่จะประเมินชิ้นส่วนความปลอดภัยและการทำงานได้ ในขณะที่ใช้ให้เหมาะสมกับการจำลองและกระบวนการออกแบบในเวลาเดียวกัน ซึ่งจะส่งผลให้การพัฒนาผลิตภัณฑ์สามารถทำได้รวดเร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

มุมมองที่น่าสนใจที่สุดในการทดสอบทางวิศวกรรมก็คือ ชิ้นส่วนและส่วนต่างๆ มีปฏิกิริยาอย่างไรระหว่างการทดสอบการชนและการกระแทก ซึ่งการทดสอบนี้เป็นเพียงขั้นตอนเดียวที่สร้างความมั่นใจในเรื่องของความปลอดภัยให้กับผู้ใช้รถและคนเดินถนน ดังนั้นการวิเคราะห์ที่แม่นยำที่เกี่ยวกับลักษณะไดนามิกของชิ้นส่วนและส่วนต่างๆ จึงเป็นสิ่งจำเป็นมาก ระบบจะใช้เทคนิคการวัดแบบ Point-based และ Full-field เพื่อให้มองเห็นภาพชัดขึ้นและมีความเข้าใจมากขึ้น ซึ่งระบบการวัดด้วยแสงไม่เพียงจะถูกนำมาใช้ในการทดสอบการชนและการกระแทกเท่านั้น แต่ระบบนี้ยังถูกนำไปใช้ในการทดสอบอุโมงค์ลม, Test stand ของโครงรถยนต์ที่รวมถึงเครื่องยนต์และล้อ, การวิเคราะห์การสั่นไหว และการทดสอบประตูและการปิดอีกด้วย

ระบบการวัดแบบ Point-based ก็เหมือนกับ PONTOS ที่จะแสดงเวกเตอร์การเคลื่อนที่แบบ 3 มิติ
และการวิเคราะห์ 6DOF เต็มรูปแบบของการเคลื่อนไหวตำแหน่งศีรษะของหุ่นทดสอบ

ตัวอย่างเช่น การทดสอบการเลื่อน โดยปกติจะใช้วิธีการวัดแบบ Point-based ซึ่งเป็นวิธีการที่รวดเร็วสำหรับการทดสอบที่นั่ง, ระบบยึดเหนี่ยวร่างกาย และอุปกรณ์ตกแต่งภายใน ทั้งนี้ทั้งนั้นการตั้งค่าการทดสอบเหล่านี้ไม่เกี่ยวข้องกับการทำลายต้นแบบ หรือรถยนต์ทั้งคันซึ่งมีราคาสูงมาก เนื่องจากการตั้งค่าการทดสอบเหล่านี้สามารถทำได้อย่างรวดเร็ว เพราะสามารถกำหนดความเร็วไว้ล่วงหน้าได้ สิ่งนี้ทำให้สามารถแสดงให้เห็นถึงผลกระทบในกรณีที่มีการชนจากด้านหน้า ด้านข้าง และด้านหลัง ด้วยต้นทุนที่ต่ำ ระบบการวัดแบบ Point-based ก็เหมือนกับ PONTOS ที่จะแสดงเวกเตอร์การเคลื่อนที่แบบ 3 มิติ ในขณะที่นอกเหนือจากการวัดความเร็วและความเร่งในการทดสอบการตั้งค่าอื่นๆ

ข้อมูลที่ได้จากการวัดจะถูกนำไปใช้เพื่อตรวจสอบการเคลื่อนที่ของที่นั่งและการชน โดยมีหุ่นทดสอบ (Dummies) อยู่ภายใน จากการประเมินจึงทำให้ทราบถึงการวิเคราะห์ทั้งหมดในแบบ 6DOF ของการเคลื่อนไหว รวมไปถึงการหมุนและการแปลงการเคลื่อนที่ของตำแหน่งศีรษะหุ่นทดสอบที่นั่งอยู่ภายใน นอกจากนี้การเคลื่อนไหวและการเคลื่อนที่ของร่างกายก็จะถูกวัด รวมถึงการคำนวณความเร็วที่ศีรษะจะกระแทกกับพนักพิงศีรษะและการเคลื่อนที่ของขาอีกด้วย ในระหว่างกระบวนการนี้การเคลื่อนทั้งหมดในตำแหน่งที่มีการวัดจะถูกแสดงผลออกมาในรูปของ 3 มิติ วิศวกรทดสอบจะใช้ข้อมูลที่มีความถูกต้องแม่นยำ ซึ่งได้จากการวิเคราะห์ลักษณะการเคลื่อนที่ของศีรษะ และร่างกายของหุ่นทดสอบว่าจะมีลักษณะการเคลื่อนไหวอย่างไรภายในพื้นที่ที่กำหนด ทั้งนี้ทั้งนั้นจึงทำให้เราสามารถสรุปความเป็นไปได้ที่เกี่ยวกับความปลอดภัยของระบบที่นั่ง และระบบเข็มขัดนิรภัยได้ แต่จากข้อสรุปนี้ก็ยังแสดงให้เห็นว่ายังคงมีความเสี่ยงของการกระแทกของศีรษะภายในรถยนต์ได้อีกด้วย

ระบบการวัดแบบ Point-based สามารถนำไปบูรณาการปรับใช้ได้อย่างง่ายดายใน Test stand ที่แตกต่างกัน ตำแหน่งที่มีการตรวจสอบจะถูกระบุผ่านตัวทำเครื่องหมายในการวัด นอกจากนี้การตั้งค่าการทดสอบต่างๆ ก็สามารถทำได้รวดเร็วขึ้น เนื่องจากฟังก์ชันการวางตำแหน่งแบบบูรณาการ: หัวเซนเซอร์แบบติดตามสามารถพิจารณาและทำเครื่องหมายเพื่อกำหนดตำแหน่งได้อย่างรวดเร็ว โดยมีการกำหนดจากเกณฑ์การทดสอบสำหรับหุ่นทดสอบและที่นั่งเป็นต้น การวัดค่าต่างๆ สามารถทำได้อย่างง่ายดาย ถึงแม้ว่าจะอยู่ในสภาวะแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยก็ตาม นี่ก็เป็นเพราะว่าตัวของลำแสงที่ส่งออกไปและความสามารถในการบันทึกภาพที่ปรับได้นั้นเอง และอัตราการบันทึกภาพที่ปรับได้สูงถึง 1,000,000 Hz สำหรับการตั้งค่าที่มีช่วงตั้งแต่การทดสอบระยะยาว (Long-term test) ไปจนถึงฟังก์ชันสำหรับความเร็วสูง นอกจากนี้ Analog Channel เช่น แรงกำลัง ระยะทาง มุม อุณหภูมิ เป็นต้น ก็จะถูกบันทึกเอาไว้ด้วยในเวลาเดียวกัน

ข้อมูลที่ได้จากการทดสอบแบบ Full-field ที่ถูกบันทึกโดยกล้องความเร็วสูงของระบบ ARAMIS
จะถูกนำไปใช้ในการหาข้อสรุปที่มีความน่าเชื่อถือของการขยายตัวของรอยแตกของกระจกหน้ารถ

สำหรับข้อมูลการตั้งค่าอื่นๆ แบบ Full-field ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปแบบไดนามิกก็สำคัญมากสำหรับชิ้นส่วนอื่นๆ ที่เกี่ยวกับความปลอดภัย ดังนั้นระบบการวัดแบบ Full-field (เช่น ARAMIS) จึงถูกใช้บ่อยมากในการทดสอบการชนและการกระแทก รวมไปถึงถูกใช้ในการทดสอบส่วนประกอบ เช่น การทดสอบถุงลมนิรภัย และการทดสอบยาง

กล่องเก็บถุงลมนิรภัยและลักษณะของการพองตัวของถุงลมนิรภัยก็จะถูกทำการวิเคราะห์กับกล้องความเร็วสูง หลังจากนั้นข้อมูลที่ได้จากการทดสอบแบบ Full-field จะถูกนำไปใช้ในการคำนวณความตึงเครียดของพื้นผิว และการเคลื่อนที่ในแนวระนาบสำหรับทุกแกน การทดสอบการชนคืออีกหนึ่งอย่างที่ต้องอาศัยระบบการทดสอบแบบ Full-field และยังรวมไปถึงชิ้นส่วนอื่นๆ เช่น กระจกหน้ารถ เนื่องจากในปัจจุบันนี้กระจกหน้ารถจะประกอบด้วยวัสดุหลายชั้น การจำลองเชิงตัวเลขมักไม่แม่นยำสำหรับการกำหนดลักษณะภายใต้แรงกดดัน แต่ข้อมูลที่ได้จากการทดสอบแบบ Full-field ที่ถูกบันทึกโดยกล้องความเร็วสูงของระบบ ARAMIS จะถูกนำไปใช้ในการหาข้อสรุปที่มีความน่าเชื่อถือของการขยายตัวของรอยแตกของกระจกหน้ารถที่อาจจะมองไม่เห็น

การประกันคุณภาพไม่เพียงครอบคลุมลักษณะชิ้นส่วนและส่วนประกอบแบบไดนามิก แต่ยังครอบคลุมถึงการเปลี่ยนรูปทรงแบบคงที่ทั้งก่อนและหลังการเปรียบเทียบอีกด้วย ระบบการใช้แสงแบบพกพาได้ เช่น TRITOP จะช่วยกำหนดการทำงานร่วมกันของวัตถุในรูปแบบ 3 มิติโดยใช้การรังวัดด้วยภาพ (photogrammetry) ระบบต่างๆของวิธีนี้จะถูกใช้ในการทดสอบในตู้ควบคุมอุณหภูมิและความชื้นเพื่อทำให้การวิเคราะห์การเปลี่ยนรูปทรงแบบ Point-based และการเปลี่ยนแปลงของช่องว่าง ซึ่งรวมไปถึงการจัดการด้านขนาดภายใต้อุณหภูมิและเงื่อนไขที่แตกต่างกัน การวัดผลสามารถทำให้ได้ข้อสรุปที่เกียวกับความตึงเครียดของวัสดุและคุณภาพในการออกแบบ

ระบบการรังวัดด้วยภาพ (Photogrammetry) มักจะถูกนำมาใช้ในการเก็บข้อมูลสถานะของยานพาหนะทั้งก่อนและหลังการทดสอบในการชนจากด้านหน้า ซึ่งจากพื้นฐานของระยะพิกัดแบบ 3 มิติ จากขั้นตอนการวัดทั้ง 2 ขั้นตอน จุดที่เปลี่ยนรูปร่างเวคเตอร์ของแกน x-, y- และ z- สามารถถูกกำหนดได้ ทำให้มีความเป็นไปได้ที่จะเข้าใจการเปลี่ยนรูปร่างของแกนสำคัญ A, B และ C ได้

แต่การวัดแบบ Point-based วัดได้ไม่หมด เลยต้องมีการอาศัยเครื่องสแกนเนอร์ด้วยแสงแบบ 3 มิติ (Optical 3D scanners) เช่น ATOS เข้ามาช่วยในเรื่องรายละเอียดการวัดแบบ Full-field ในส่วนของชิ้นส่วนที่เป็นรูปทรงเรขาคณิตและทำให้มองเห็นการแปลงรูปร่าง และด้วยเครื่องสแกนเนอร์แบบ 3 มิติ นี้ ทำให้สามารถเก็บข้อมูลแบบ Full-field ของช่วงล่างรถ ชิ้นส่วน และส่วนต่างๆ รวมไปถึงเครื่องกีดขวางทั้งก่อนและหลังการทดสอบได้ การสแกนข้อมูลของเครื่องกีดขวางแสดงให้เห็นถึงความพอใจของการทดสอบรถยนต์ และยังทำให้การประเมินการดูดซับแรงระหว่างการชนจากทางด้านหน้านั้นง่ายขึ้นอีกด้วย

จากกฏระเบียบที่เข้มงวดมากและมาตรฐานสากลที่แตกต่างกัน จึงมีความจำเป็นอย่างมากที่จะต้องอาศัยระบบการวัดที่มีความยืดหยุ่นและสามารถปรับใช้งานได้ง่าย ซึ่ง ณ ตอนนี้ ระบบการวัดด้วยแสงสามารถทำการวิเคราะห์ได้ทั้งแบบไดนามิก, Static, Point-based และ Full-field โดยไม่ต้องสัมผัสเลย พื้นที่ในการวัด อัตราการบันทึกภาพ และโซลูชันต่างๆ สามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างง่ายดายสำหรับการตั้งค่าการทดสอบที่แตกต่างกัน ซึ่งวิธีการเหล่านี้ได้ถูกนำมาใช้แทนกระบวนการเดิมๆ ที่เคยทำมา เช่น การใช้เครื่องมือวัดแรงตึงเครียด เครื่องมือวัดความเร่งของการเคลื่อนที่ของวัตถุ อุปกรณ์แปลงข้อมูลหรือพลังงานรูปแบบต่างๆ รวมไปถึงเครื่องมือวัดการยืด ทั้งนี้ข้อมูลที่รวบรวมได้จากการวัดแบบ 3 มิติ นั้นจะมีการบันทึกไว้ตลอดเวลา และข้อมูลเหล่านี้ก็สามารถถูกนำมาประเมินหลังจากการทดสอบได้เลยในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ซึ่งจากการทดสอบนี้สามารถแสดงผลลัพธ์ออกมาในรูปแบบแผนภูมิ แผนภาพ วิดีโอ และรูปภาพ

วิดีโอการประเมินผลพร้อมไดอะแกรมของการทดสอบแรงกระแทกจากด้านข้าง
เพื่อวัดการยุบของเสา B และประตูที่เข้าไปในห้องโดยสาร

ข้อมูลการวัดแบบ 3 มิติ จะถูกนำมาใช้เพื่อหาข้อสรุปในเรื่องของความเสี่ยงด้านความปลอดภัย ความทนทานของส่วนประกอบ ความคืบ และกระบวนการเปลี่ยนแปลงตามเวลา (Creep and Aging process) รวมไปถึงการเปลี่ยนแปลงลักษณะภายนอกตลอดจนการใช้งาน

จากกระบวนดังกล่าวส่งผลให้มีการปรับปรุงด้านความปลอดภัย และความสะดวกสบาย รวมไปถึงการใช้งานที่ทนทาน และยาวนานขึ้น รวมไปถึงรูปทรงผลิตภัณฑ์ที่น่าสนใจดึงดูดมากยิ่งขึ้น การวัดต่างๆ จะถูกนำไปใช้ในการจำลองการตรวจสอบ เพื่อทำการพิจารณาและปรับปรุง Simulation Parameter รวมทั้งการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการออกแบบในปัจจุบันและอนาคต จากที่กล่าวมาทั้งหมดนั้นผู้ใช้งานสามารถที่จะลดจำนวนในการทำการทดสอบลงได้ และทำให้การพัฒนาผลิตภัณฑ์เร็วขึ้น ซึ่งนั่นหมายถึงความได้เปรียบทางด้านการแข่งขันสำหรับผู้ผลิตและซัพพลายเออร์ด้วย

สำหรับ ประเทศไทยเองก็เป็นฐานการผลิตยานยนต์อันดับต้นๆ ของโลก ดังนั้นการรักษามาตรฐานการผลิต โดยเฉพาะการทดสอบความปลอดภัยและประสิทธิภาพของยานยนต์ให้เป็นไปตามมาตรฐานสากล และเป็นที่ยอมรับในตลาดโลกก็เป็นสิ่งสำคัญที่ไม่ควรมองข้าม ทั้งนี้ บริษัท แอพพลิแคด จำกัด (มหาชน) ได้ตระหนักถึงความสำคัญของการตรวจสอบคุณภาพในอุตสาหกรรมการผลิต ได้เป็นตัวแทนจำหน่าย GOM ผู้นำเทคโนโลยีด้านงานตรวจวัดด้วยแสงความละเอียดสูงสำหรับการรับประกันคุณภาพในอุตสาหกรรมการผลิต อย่างเป็นทางการในประเทศไทย ซึ่งสามารถเข้าไปดูข้อมูล และสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ www.applicadthai.com/gom

อ้างอิง :

แปลโดย : Sorawat Nakmanee
เขียนและเรียบเรียงโดย: Wilaiphan S.

  • 181
    Shares
บทความนี้เป็นประโยชน์ต่อท่านหรือไม่
(No Ratings Yet)
Loading...

Menu