Инспекция на повърхността на цилиндровия блок: откриване на грешки в отворите, драскотини и замърсяване с метални стружки

Общ преглед

Инспекцията на повърхността на двигателните блокове не се ограничава само до проверка на драскотини или видими дефекти. Преди цилиндровият блок да влезе в машинната линия, производителите може също така да имат нужда от идентифициране на липсващи или неправилно разположени отвори, драскотини и вдлъбнатини по обработените повърхности, както и остатъчни черни метални стружки .

Практична автоматизирана инспекционна система може да комбинира камери с надлъжно и странично гледане, роботизирано позициониране на камерите и въртяща се маса, за да инспектира различните повърхности на цилиндровия блок.

Тази статия обяснява как може да се конфигурира система за визуален контрол чрез машинно зрение за входящия контрол на цилиндрови блокове, как различните камери и механизми за движение работят заедно и какви аспекти трябва да се имат предвид при инспекцията на отворни шаблони и малки повърхностни замърсявания.

1. Защо се извършва входящият контрол на цилиндрови блокове?

Много проблеми с качеството възникват още преди компонентът да достигне етапа на механична обработка или сглобяване.

За лит цилиндров блок потенциалните дефекти при входящия контрол могат да включват:

• Липсващи отвори
• Допълнителни или неправилно разположени отвори
• Неправилни отворни шаблони
• Драскотини или следи от удар върху обработвани повърхности
• Остатъчни черни метални стружки
• Други видими повърхностни аномалии

Ако тези дефекти не бъдат установени преди механичната обработка, компонентът може вече да е изразходвал значително време за производство и ресурси за обработка.

Ранната инспекция предотвратява отпадъци в по-нататъшните етапи

Поставянето на системата за инспекция при точката за инспекция на входящия материал осигурява по-ранна контролна точка за качество.

Когато се установи аномалия, блокът на цилиндъра може да бъде отхвърлен, подложен на поправка или насочен по друг начин, преди да влезе в последващите операции по механична обработка.

Основната логика е:

Входящ блок на цилиндъра → Инспекция чрез машинно зрение → Класификация OK / NG → Механична обработка или поправка

Това позволява на производителите да идентифицират наследствени или входящи дефекти, преди те да станат част от по-нататъшния производствен процес.

2. Система за инспекция: отделни изгледи отгоре и отстрани

Цилиндричният блок има множество повърхности за инспекция и една неподвижна камера не винаги може да осигури достатъчно покритие.

Практично решение следователно може да разпредели задачата за инспекция между снимане отгоре и снимане отстрани .

Инспекция на горната повърхност

Един Камера се използва за горната повърхност на цилиндричния блок.

В описаната конфигурация робот носи камерата А и я премества според програмирания път за инспекция.

Това позволява да се настройват позицията на снимане и ъгълът на наблюдение за различните области на горната повърхност.

Инспекция на страничната повърхност

AКамера B се намира до обработваната част.

Цилиндровият блок се върти на ротационна маса, така че различните странични повърхности да минават през полето на зрение на камерата.

Основната последователност от движения е:

Камера А, монтирана на робот → снимане на горната повърхност

Ротационна маса + камера B → снимане на страничните повърхности

След това софтуерът за инспекция обработва получените изображения и предоставя съответния резултат OK/NG.

3. Какво може да регистрира системата за машинно виждане?

Инспекционната система може да бъде конфигурирана за няколко различни инспекционни задачи.

3.1 Засичане на липсващи или неправилни отвори

Цилиндровите блокове съдържат множество механично обработени и лити отвори с определени позиции и шаблони.

Системата може да сравни действителното изображение с определения референтен модел на положението на отворите, за да идентифицира:

• Липсващи отвори
• Допълнителни отвори
• Неправилни положения на отворите
• Неправилни отворни шаблони
• Аномалии в размера на машинно обработените отвори

Този тип инспекция е особено полезен при входящите лити части, където неправилният модел на отвори може да продължи в последващите процеси на машинна обработка.

Референтните данни трябва да се основават на действителните технически чертежи на клиента и одобрената конфигурация на отворите.

3.2 Откриване на драскотини и следи от удар

Повърхностите, подложени на машинна обработка, могат да имат видими драскотини, вдлъбнатини или следи от удар.

Машинното зрение може да идентифицира аномални повърхностни характеристики чрез анализ на разликите между очаквания външен вид на повърхността и заснетото изображение.

Фактическата възможност за инспекция зависи от фактори като:

• Повърхностна обработка
• Осветителни условия
• Размер на дефекта
• Контраст на дефекта
• Разрешаване на камерата
• Ъгъл на инспекцията
• Текстура на фона

Поради тази причина е важно да се извърши валидация на пробите с истински производствени части, преди окончателно да се конфигурира системата.

3.3 Засичане на черни метални стружки

Черните метални стружки могат да представляват особено предизвикателство.

В отличие от големи, ясно видими чужди обекти, фините стружки могат да са разпределени неравномерно по машинната повърхност и може да имат визуални характеристики, подобни на:

• Тъмни машинни белези
• Структура на повърхността
• Загадяване на маслото
• Фонови характеристики от леене или машинна обработка

Алгоритъмът за компютърно зрение може да оценява характеристики като:

• Форма
• Размер
• Характеристики на ръба
• Длъжност
• Контраст спрямо заобикалящата повърхност

Обаче, когато металните стружки са смесени с масло или друго тъмно замърсяване, контрастът на изображението може да стане по-малко надежден.

Поради тази причина, за валидация трябва да се използват реални проби, съдържащи представително замърсяване с метални стружки а не само чисти референтни части.

4. Гъвкаво определяне на зоната за инспекция

Различните модели цилиндрови блокове може да имат различни изисквания за инспекция.

Вместо постоянно да се фиксират всички зони за инспекция, системата може да позволи на потребителя да определи зоните за инспекция чрез софтуерния интерфейс.

Това позволява на операторите или инженерите да посочват:

• Коя повърхност подлежи на инспекция
• Кой модел на отворите трябва да се провери
• Кои обработвани области трябва да се инспектират
• Кои области трябва да се изключат
• Кои области изискват откриване на дефекти

След конфигуриране областта за инспекция и съответните параметри могат да се запазят като програма за продукт.

Това е особено полезно в производствени среди, където няколко модели цилиндрови блокове споделят една и съща система за инспекция.

5. Позициониране на камерата чрез робот и автоматично обучение

Камера, монтирана на робот, осигурява допълнителна гъвкавост в сравнение с фиксирано разположение на камерата.

Роботът може да премества камерата в предварително зададени позиции и да следва програмирани пътища за инспекция.

Чрез автоматично обучение на пътя и управление на програмите за продукти системата може да поддържа:

• Множество инспекционни позиции
• Различни модели на цилиндрични блокове
• Автоматично изпълнение на пътя на камерата
• Превключване между програми за продукти
• Инспекция на сложни повърхности

За производство на множество модели обаче гъвкавостта не трябва да се бърка с неограничена съвместимост.

Размерите на заготовката, инспекционните повърхности, позиционирането на приспособлението, полето на зрение на камерата и достигаемостта на робота все още трябва да се оценяват за всяко семейство продукти.

6. Типична техническа конфигурация

Следващите параметри са базирани на публично достъпната информация за този тип персонализирана система за инспекция чрез машинно виждане.

Артикул	Типична конфигурация
Вид на оборудването	Персонализирана / нестандартна система за инспекция чрез машинно виждане
Цели на инспекцията	Позиция на отвора, размер на обработения отвор, липсващи/допълнителни отвори, драскотини, следи от удар, метални стружки
Инспекция на горната повърхност	Камера А, монтирана на робот
Инспекция на страничната повърхност	Камера Б + въртяща се маса
Област на проверка	Региони, дефинирани от потребителя
Мониторинг на камерата	Преглед на изображението от камерата в реално време
Смяна на продукта	Бързо превключване между модели
Движение на робота	Автоматично обучение на пътя
Такт на производството	Персонализирано според производствените изисквания

Точното разрешение на камерата, обективът, осветлението, моделът на робота, алгоритъмът за обработка и времето за цикъл трябва да се определят чрез изпитвания на проби и производствени изисквания.

7. Основни съображения при избора

7.1 Черните метални стружки представляват предизвикателство за валидация

Малките черни метални стружки могат визуално да приличат на тъмни повърхностни особености или маслено замърсяване.

Преди окончателното определяне на системата за инспекция се препоръчва да се предоставят проби, представящи:

• Чисти машинно обработени повърхности
• Нормална повърхностна текстура
• Типично замърсяване с метални стружки
• Различни размери на стружките
• Различни ориентации на чиповете
• Условия с наличност на масло

Това позволява тестването на визуалната система при реалистични производствени условия.

7.2 Инспекция на отворите изисква точен референтен елемент

Инспекцията на позицията на отворите зависи от надеждна референтна информация.

Доставчикът трябва да получи съответните инженерни чертежи или одобрените данни за шаблона на отворите, за да може системата да прави разлика между:

• Задължителни отвори
• Факултативни отвори
• Технологични отвори
• Референтни отвори
• Нежелани или допълнителни отвори

В противен случай легитимна технологична характеристика може потенциално да бъде интерпретирана като аномален отвор.

7.3 Мултимоделното производство изисква управление на програмите

Потребителски дефинирани зони за инспекция и автоматично обучение на роботи правят промените на моделите по-гъвкави.

За производствена линия с множество модели на цилиндрови блокове обаче обикновено е по-ефективно предварително да се подготвят и валидират програмите за инспекция за всеки модел.

Това може да намали:

• Време за промяна
• Ръчна настройка
• Прекъсвания в производството
• Риск от неправилни параметри за инспекция

7.4 Мястото на инспекцията трябва да съответства на такта на производството

Станцията за входяща инспекция трябва да се оценява заедно с системата за обработка на материали.

Пълният цикъл трябва да включва:

Зареждане → Позициониране → Снимане → Обработка на изображението → Изход на резултата → Разтоварване

Ако придобиването на изображение е бързо, но позиционирането на детайла или движението на робота отнема твърде много време, инспекционната станция все още може да се превърне в производствено задръжка.

Следователно валидацията на цикъла трябва да обхваща цялата инспекционна последователност , а не само времето за експозиция на камерата.

8. Инспекция чрез машинно зрение в Big Bird Industrial

Big Bird Industrial, преди това Harbin Shimada Big Bird Industrial, предоставя интегрирани промишлени решения за почистване и машинно зрение за автомобилна и прецизно производствена употреба.

Неговият специализиран бизнес в областта на машинното виждане, CN ISEE , обхваща няколко приложни области, включително:

• Orient See — инспекция на размери и геометрия
• Surface See — инспекция на повърхностни дефекти
• Сглобяване – виж — инспекция на сглобяването и предотвратяване на грешки
• Вътрешно – виж — инспекция на вътрешни отвори и вътрешни стени
• Боя – виж — инспекция на дефекти по повърхността на боята
• Алгоритъм и софтуерна платформа — софтуерни и алгоритмични решения за машинно виждане

Пазарът Surface See серията се фокусира върху инспекция на повърхността и външния вид на различни етапи от производствения процес, включително входяща инспекция, машинни процеси и окончателна инспекция.

Инспекцията на цилиндрови блокове може да се конфигурира според действителните типове дефекти, инспекционни повърхности, модели на продукти и такт на производството, определени от клиента.

9. Често задавани въпроси

Въпрос: Защо се извършва инспекция на цилиндрови блокове преди машинната обработка, а не след нея?

Входящата инспекция има за цел да идентифицира дефекти, произлезли от леенето или предишни процеси, преди да са били използвани допълнителни производствени ресурси.

Ако при входа на машинната линия се установи неправилен модел на отвори или очевиден повърхностен дефект, компонентът може да бъде насочен към поправка или отхвърляне, преди да влезе в последващи операции.

Въпрос: Как могат да се различават черните метални стружки от тъмните машинни текстури?

Системата може да оценява множество характеристики на изображението, включително форма, размер, особености на ръбовете, положение и контраст.

Обаче разграничаването става по-трудно, когато металните стружки са смесени с масло или когато самата обработена повърхност има силна текстура.

Следователно изпитването с репрезентативни производствени проби е важна част от валидацията на системата.

В: Трудно ли е за оператора да конфигурира зоната за инспекция според собствените си нужди?

Зоната за инспекция се дефинира чрез интерфейса на софтуера за машинно зрение и обикновено може да се запази като част от съответната програма за продукт.

За малък брой модели на продукти операторите могат да управляват тази конфигурация след обучение. За по-големи проекти с множество модели инспекционните програми могат да бъдат подготвени и валидирани от доставчика на системата по време на пускането в експлоатация.

В: Може ли една и съща система да инспектира цилиндрови глави или други компоненти?

Системата може да бъде проектирана с бързо превключване между модели и автоматично обучение на роботната траектория.

Съвместимостта обаче зависи от действителните размери, повърхностите за инспекция, метода на позициониране, полето на зрение на камерата, достигаемостта на робота и изискванията за инспекция.

Следователно списъкът с продукти и пробните части трябва да бъдат оценени, преди да се потвърди дали различните компоненти могат да споделят една и съща инспекционна система.

Заключение

Автоматизираната инспекция на повърхността на цилиндровия блок не е просто въпрос на поставяне на камера над работната част.

За сложни компоненти надеждната инспекция може да изисква няколко камери, роботизирано позициониране на камерата, движение на завъртяща се маса, инспекционни програми, специфични за продукта, и алгоритми за машинно зрение, специфични за приложението .

За входящата инспекция на цилиндровия блок комбинираната система може да отстрани три важни риска за качество:

Грешки в шаблона на отворите → Драскотини по повърхността и следи от удар → Замърсяване с черни метални стружки

Като преместят инспекцията по-нагоре по производствения процес, производителите могат да идентифицират входящи дефекти, преди те да консумират капацитета за машинна обработка и ресурсите за производство по-нататък по веригата.

Най-важният етап преди избора на оборудване е следователно не изборът на камера — а дефинирането какво трябва да се детектира, къде се появява, колко голям е дефектът, как се движи работната част и какъв такт на производството трябва да се постигне.

Big Bird Industrial / CN ISEE може да разработи персонализирани конфигурации за инспекция чрез машинно виждане, базирани на тези изисквания за приложение, включително системи от камери, роботизирани инспекции, ротационно позициониране и специализирано софтуерно решение за инспекция на продукти.