โอริงส์ ป้องกันการปนเปื้อนของเลนส์กล้องหุ่นยนต์ระหว่างการซีลได้อย่างไร

ในระบบวิชันสำหรับหุ่นยนต์ ความสะอาดของเลนส์มีผลโดยตรงต่อคุณภาพของภาพ อย่างไรก็ตาม วิศวกรหลายคนมักมองข้ามรายละเอียดสำคัญประการหนึ่ง นั่นคือสารสกัดได้ (extractables) จากโอริงส์ที่ใช้ซีล O‑rings อาจทำให้ผิวทางแสงเกิดการปนเปื้อน เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จำเป็นต้องพิจารณาสามด้าน ได้แก่ การเลือกวัสดุ การควบคุมกระบวนการ และการออกแบบโครงสร้าง

การเลือกวัสดุ: การเลือกซีลที่เหมาะสม

ยางฟลูออโรคาร์บอน (FKM) หรือเพอร์ฟลูออโรอีลาสโตเมอร์ (FFKM): วัสดุเหล่านี้ปล่อยสารสกัดได้ออกมาน้อยมากภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง สูญญากาศ และในสภาพแวดล้อมห้องสะอาด FFKM มีเสถียรภาพทางเคมีที่เหนือกว่า จึงเหมาะกับสภาพแวดล้อมที่ต้องการความเข้มงวด

โอริงส์แบบหุ้มด้วย PTFE: เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความเฉื่อยสูงเป็นพิเศษ

หลีกเลี่ยงยาง NBR หรือ VMQ: ยางไนไตรล์และยางซิลิโคนมักปล่อยสารพลาสติไซเซอร์หรือน้ำมันซิลิโคน ซึ่งอาจปนเปื้อนพื้นผิวของเลนส์ได้

การควบคุมกระบวนการ: การทำให้บริสุทธิ์ก่อนการติดตั้ง

ก่อนการติดตั้ง ควรทำความสะอาดโอริงด้วยคลื่นอัลตราโซนิค ล้างด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์บริสุทธิ์สูง และอบแห้งด้วยระบบสุญญากาศ เพื่อกำจัดสารหล่อลื่นและน้ำมันที่ใช้ในการขึ้นรูป ผู้ผลิตบางรายจัดหาโอริงที่ผ่านการปรับสภาพในห้องปลอดเชื้อแล้ว ซึ่งสามารถใช้งานได้โดยตรงในสภาพแวดล้อมระดับ Class 100

การออกแบบโครงสร้าง: การแยกส่วนเพื่อความปลอดภัย

ติดตั้งแผ่นกั้น PTFE ระหว่างเลนส์และโอริง หรือใช้การออกแบบซีลสองชั้นพร้อมช่องระบายอากาศเพื่อป้องกันสารที่อาจรั่วไหลออกมาสัมผัสกับพื้นผิวเลนส์ แม้ว่าจะมีการรั่วไหลของก๊าซเพียงเล็กน้อย ก็จะไม่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อบริเวณการถ่ายภาพ

เสถียรภาพด้านสิ่งแวดล้อมและการดำเนินงาน

รักษาความชื้นต่ำและอุณหภูมิคงที่เพื่อป้องกันการขยายทางความร้อนหรือการแตกร้าวของวัสดุปิดผิว การอบสุญญากาศเป็นระยะที่อุณหภูมิ 80–120°C เป็นเวลา 2–4 ชั่วโมงจะเร่งการปล่อยสารระเหยที่เหลือค้าง ลดความเสี่ยงของการปนเปื้อนในระยะยาว

สรุปและข้อแนะนำ

เพื่อป้องกันการปนเปื้อนของเลนส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องใช้กลยุทธ์ร่วมหลายแนวทาง ดังต่อไปนี้:

เลือกวัสดุปิดผิวที่เหมาะสม (FKM หรือ FFKM โดยใช้ PTFE หุ้มหากจำเป็น)

ดำเนินการทำความสะอาดและการเตรียมพื้นผิวก่อนอย่างละเอ่ด

รวมโครงสร้างกันแยกเข้าไปในการออกแบบซีล

การเปลี่ยนวัสดุเดียว โดยไม่มีการทำความสะอาดหรือการเพิ่นประสิทธิภาพของโครงสร้าง อาจยังคงทำให้เกิดการสะสมของสิ่งปนเปื้อน ซึ่งในท้ายทายสุดจะลดความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำของระบบภาพในระบบวิชชันโรบอต