Afhandlingen beskriver udvikling af en generel metodik for procesovervågning som nøgleelement ved nulfejlbearbejdning. Metodikken bygger på gennemførelse af seks trin: 1) identificering af kvalitetsparametre (Vital Quality Characteristics – VQCs) og afhængige procesparametre (Key Process Variables – KPVs), 2) udvælgelse og karakterisering af sensorer, 3) optimering af sensorplacering, 4) validering af overvågningsløsninger,5) fastlæggelse af en reference for bearbejdningen m.h.t. performance samt 6) datastyret procesvalidering for hvert fremstillet emne.Metodikken er blevet anvendt til udvikling af procesovervågnings og – styringsstrategier vedrørende automatisk End Point Detection – EPD og integreret overfladekarakterisering, i forbindelse med Robot Assisted Polishing – RAP med oscillerende værktøj. VQCs blev identificeret i form af overfladeruhed, overfladedefekter og glans. Poleringsprocessens udvikling i forbindelse med den relative ændring af ruheden blev overvåget indirekte ved brug af Acoustic Emission – AE, friktionskræfter og effektforbrug. Der blev udviklet en dedikeret poleringsarm med integrerede straingauge baserede kraftsensorer samt en miniature AE sensor, til anvendelse både for oscillerende og roterende poleringsværktøj. En kommerciel optisk sensor blev implementeret til karakterisering af de polerede overflader. Det udviklede system blev valideret ved en række eksperimenter, såvel ved slibning med groft sten som ved polering med fin pasta. Resultaterne demonstrerer anvendeligheden af den indirekte overvågning af overfladedannelsen gennem AE- og friktionskraftmålinger til automatisk bestemmelse af EPD. AE signalet blev fundet til at korrelere stærkt med Material Removal Rate – MRR. Stabilisering af de målte friktionskræfter blev fundet til at afspejle en stabilisering af overfladetopografiens gennemsnitlige hældning samt de generelle friktionsforhold ved kontaktfladen mellem værktøj og emne. SandtidsAE- og kraftmålinger tillader også overvågning af procestilstanden og derved en tidlig opdagelse af procesproblemer, med mulighed for hurtigt indgreb for at undgå dannelse af defekter. En processtyringstrategi blev udviklet på baggrund af en fastlæggelse af stationære niveauer for AE og friktionskræfter, som udtryk for en stabilisering af ruheden.Den anvendte optiske sensor blev vist at kunne frembringe pålidelige målinger ved høj hastighed, og derved tillade 100% kvalitetskontrol, ved identificering og lokalisering af såvel større som nanometer små overfladefejl. En robust korrelation blev dokumenteret i forbindelse med glansmåling, mellem ruhedsparameteren Aq fra den optiske sensor og parameteren Sdq fra referencemålinger med et reference-tastsnitinstrument. Det karakteristiske asymptotiske forløb af overfladeruheden i løbet af poleringen blevogså fundet i forbindelse med Aq parameteren.De udviklede løsninger for in-process EPD, procesovervågning samt for integreret karakterisering af den polerede overflade, forøger proceseffektiviteten og udgør robuste systemer for en automatisering af RAP processen. Løsningerne forventes at blive implementeret i næste generations RAP maskiner og medføre betragtelige kvalitetsforbedringer og økonomiske fordele for industrielle brugere af systemet.
展开▼
