Контрол на дефекти в края на производствената линия за цилиндрови глави: 8K линеен сканиращ визуален контрол за уплътнителни повърхности

Общ преглед

След механична обработка цилиндровите глави изискват окончателна инспекция на качеството, преди да напуснат производствената линия за складиране или сглобяване. Ключовите зони за инспекция включват уплътнителната повърхност на капака на цилиндровата глава, повърхностите за поддръжка на болтовете и долната повърхност на цилиндровата глава .

Решението на Big Bird Industrial за визуална инспекция в края на производствената линия за цилиндрови глави комбинира линейна камера с резолюция 8K, площова камера с резолюция 12 МР, специализирано осветление и роботизирано позициониране със съвместна работа да открива драскотини, изпъкнали дефекти, вдлъбнатини, пукнатини и следи от удар върху критичните машинно обработени повърхности.

Цитираната система има публикуван цикъл на инспекция от 3,5 минути на работна част , като крайният цикъл на инспекция може да се конфигурира според работната част и изискванията за инспекция.

1. Крайна инспекция на цилиндровата глава: Защо е важна повърхността за уплътняне

След завършване на машинната обработка и преди цилиндровата глава да напусне производствената линия, крайната инспекция осигурява важна точка за контрол на качеството.

За споменатото приложение инспекцията се фокусира върху три основни области:

• Уплътнителна повърхност на капака на цилиндричната глава
• Опорни повърхности за болтовете на цилиндровата глава
• Долна повърхност на цилиндричната глава

Тези области са критични, тъй като образуват контактни или уплътнителни интерфейси по време на сглобяването. Повърхностни дефекти като драскотини, вдлъбнатини, пукнатини или изпъкнали участъци могат да повлияят на контактното състояние между съчетаните компоненти.

Изпъкнали дефекти върху уплътнителните повърхности

Изпъкналите дефекти изискват особено внимание върху уплътнителните повърхности.

Локално изпъкване може да създаде висока точка между съчленяващите се повърхности по време на сглобяването. При затягане на болтовете това може да предизвика неравномерно локално натоварване или да повлияе върху компресията на уплътнителната прокладка.

Все пак реалната граница за приемане трябва да бъде определена според инженерните изисквания на клиента. Параметри като височина, дълбочина, площ и местоположение на дефекта трябва да се количествено определят, а не да се основават единствено на визуални описания като „издигнат“ или „вдлъбнат“.

Защо уплътнителните повърхности са трудни за заснемане

Уплътнителните повърхности често са относително равни, гладки и удължени. Това създава няколко предизвикателства за машинното зрение:

• Дефектите може да имат нисък контраст спрямо машинно обработената повърхност
• Отраженията могат да се променят в зависимост от ъгъла на осветлението
• Областта за инспекция може да е дълга и тясна
• Единична камера с площно сканиране може да не покрива ефективно цялата повърхност

Това е мястото, където сканирането по линии става особено полезно.

2. Решение за инспекция: 8K сканиране по линии + визуализация с площно сканиране

Споменатата система използва различни технологии за визуализация според геометрията на областта за инспекция.

Уплътнителна повърхност на капака на цилиндричната глава

Уплътнителната повърхност се инспектира за:

• Драскотини
• Изпъкнали дефекти
• Вдлъбнатини
• Разцепи
• Удари

Един 8K камера за сканиране по линии и специализирано осветление за сканиране по линии се използват за непрекъснато визуализиране на удължената повърхност за уплътняне.

Опорни повърхности за болтовете на цилиндровата глава

Повърхностите за поддръжка на болтовете се проверяват за:

• Драскотини
• Разцепи
• Удари

Тези области се покриват от конфигурацията за визуализация с площно сканиране.

Долна повърхност на цилиндричната глава

Проверява се долна повърхност за:

• Драскотини
• Разцепи
• Удари
• Дефекти в предварително определените зони за уплътняне

Регионите за инспекция могат да бъдат дефинирани в софтуера за визуализация според действителната геометрия на главата на цилиндъра и качествените критерии, определени от клиента.

3. Защо да се използва камера за сканиране по линии с резолюция 8K?

Изборът между сканиране по линии и площно сканиране трябва да се основава на геометрия на инспекцията и относително движение , а не просто разделителна способност на камерата.

За удължена уплътнителна повърхност камера с площно сканиране може да изисква няколко изображения, за да обхване цялата зона за инспекция. Тези изображения след това може да се нуждаят от подравняване или сшиване.

Това може да увеличи сложността на системата и да внесе допълнителни аспекти за разглеждане, като например:

• Прекомерно припокриване на изображенията
• Съгласуваност на яркостта
• Позициониране на камерата
• Точност на шейване
• Цикъл на инспекцията

Камера с линейно сканиране заснема повърхността ред по ред, докато детайлът и камерата се движат относително един спрямо друг. Полученото изображение може да представлява непрекъсната инспекционна ивица.

Ключовият принцип е:

Дълга непрекъсната инспекционна зона → контролирано относително движение → заснемане на изображението ред по ред.

За уплътнителните повърхности на цилиндровите глави този подход може да осигури ефективен начин за получаване на непрекъснато изображение с висока разделителна способност.

Фактическата производителност при линейно сканиране все още зависи от фактори като стабилност на движението, оптична разделителна способност, осветление, разстояние между камерата и детайла и необходимия размер на дефекта.

4. Конфигурация на хардуера

Упоменатото оборудване комбинира сканиране по линия и сканиране по площ.

Система за имагиниране

• 8K камера за сканиране по линия: 1 единица
• 12 MP камера за сканиране по площ: 1 единица
• Източник на светлина за сканиране по линия: 1 Комплект
• Пръстеновидна светлина: 1 Комплект

8K камерата за сканиране по линия се използва предимно за дългата уплътнителна повърхност, докато камерата за сканиране по площ обхваща другите зони за инспекция.

Роботизирано позициониране

Съвместните роботи могат да бъдат конфигурирани с марки, включително:

• Elite Robots
• SIASUN
• Han's Robot
• JAKA

Роботът позиционира камерата според програмирания път за инспекция и геометрията на работната част.

Функции за визуализация и данни

Системата включва:

• Четене на кодове
• Инспекция чрез машинно виждане
• Алгоритми за дълбоко учене
• Проследяемост на инспекциите
• Анализ на данните
• Дистанционно преглеждане

Това позволява резултатите от инспекцията да се свързват с отделни работни части за последващ анализ на качеството и проследяемост.

5. Технически спецификации

Следните спецификации са базирани на публично достъпна информация за продукта относно посочената система.

Артикул	Спецификация
Заявка	Търговски превозни средства, леки автомобили, включително новоенергийни превозни средства
Работни части	Компоненти за новоенергийни трансмисии; компоненти за трансмисии с дизелови и бензинови двигатели
Публикуван цикъл на инспекция	3,5 минути
Линеен сканиращ кадров апарат	8K × 1
Площностен сканиращ кадров апарат	12 МР × 1
Линеен сканиращ светлинен източник	1 Комплект
Пръстенова светлина	1 Комплект
Индустриален ПК	Advantech
Опции за роботи	Elite, SIASUN, Han's Robot, JAKA
Технология за инспекция	Машинно виждане + дълбоко обучение
Функции	Четене на кодове, инспекция, проследимост, анализ на данни и дистанционно наблюдение

Пазарът цикълът от 3,5 минути е публикувана стойност за приложение , а не универсална гаранция за времето на цикъла. Фактическото такт-време трябва да се оценява според конструкцията на главата на цилиндъра, обхвата на инспекцията, движението на робота, изискванията към получаването и обработката на изображения.

6. Основни съображения при избора

6.1 Контролиране на относителното движение за инспекция с линеен скенер

Сканирането с линеен сензор се основава на контролирано относително движение между камерата и детайла.

Затова при проектирането на системата трябва да се вземат предвид следните фактори:

• Стабилност на скоростта на конвейера или позиционирането
• Точност на движението на робота
• Позициониране на обработваната детайла
• Разстояние между камерата и обработваната част
• Синхронизация на тригера
• Скорост на придобиване на изображения

Нестабилното движение може да повлияе върху геометрията на изображението и последователността на инспекцията.

6.2 Количествено определяне на издадени и вдлъбнати дефекти

Критериите за инспекция трябва да определят измерими граници за издадени и вдлъбнати дефекти.

Например:

• Максимално допустима височина
• Максимална приемлива дълбочина
• Минимална откриваема площ
• Дължина на дефекта
• Локализация на дефект

Трябва да се подготвят представителни примери за ОК и НГ за разработване и валидиране на алгоритъм.

6.3 Ясно дефиниране на областта на уплътнителната лента

Областта на уплътнителната лента е една от най-важните области за инспекция.

Границите ѝ трябва да бъдат ясно дефинирани в софтуера за визуализация, за да се предотвратят:

• Пропуснати дефекти в близост до границата на инспекцията
• Фалшиви тревоги от некритични области
• Неправилна класификация на нормални краеви характеристики

6.4 Планиране на роботизирани траектории за множество модели

Когато няколко модели на глави на цилиндри се произвеждат по една и съща производствена линия, всеки модел може да изисква различен път на инспекция.

Следователно системата трябва да взема предвид:

• Автоматично разпознаване на модел
• Превключване на програми
• Време за превключване на роботизираната траектория
• Разлики в инспекционните зони
• Позициониране на камерата
• Разширение за бъдещи модели

7. Инспекция с дълбоко обучение на обработени повърхности на глави на цилиндри

Обработените повърхности на глави на цилиндри могат да съдържат дефекти със значително различни визуални характеристики.

Цитираната система комбинира машинно виждане с алгоритми за дълбоко учене за поддържане на конфигурируеми области за инспекция и класификация на дефекти.

Фактическата производителност на алгоритъма силно зависи от качеството на базата данни с примери.

Практичен проект трябва да включва репрезентативни примери на:

• Драскотини
• Разцепи
• Вдлъбнатини
• Изпъкнали дефекти
• Удари
• Нормални следи от машинна обработка
• Приемливи вариации на повърхността

Нормалните машинни характеристики са особено важни, тъй като системата за машинно виждане трябва да различава законните производствени характеристики от истинските дефекти в качеството.

8. Възможностите за инспекция чрез машинно зрение на Big Bird Industrial

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), предишно Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., предлага интегрирани решения за прецизно промишлено почистване и машинно виждане за автомобилна и прецизна производствена употреба.

Нейният бизнес в областта на машинното зрение обхваща шест специализирани области:

• Orient See — инспекция на размери и геометрия
• Surface See — инспекция на повърхностни дефекти
• Сглобяване – виж — инспекция при сглобяване и поко-йоке
• Вътрешно – виж — инспекция на вътрешни отвори и вътрешни стени
• Боя – виж — инспекция на дефекти по повърхността на боята
• Алгоритъм и софтуерна платформа — алгоритми и софтуер за машинно зрение

За обработени цилиндрови глави, Surface See може да бъде конфигурирана за инспекция на уплътнителни повърхности, области за поддържане на болтове и други критични обработени зони според критериите за дефекти и такта на производството, определени от клиента.

Функциите за четене на кодове и проследимост също могат да бъдат интегрирани, за да свържат резултатите от инспекцията с отделните работни части.

ЧЗВ

Защо да се използва линеен сканиращ кадър вместо площов сканиращ кадър?

Повърхността за уплътняне на цилиндричната глава е дълга, непрекъсната област за инспекция. За покриване на цялата площ може да са необходими няколко изображения от камера с площно сканиране, последвани от подравняване или сливане на изображенията.

Камера с линейно сканиране заснема повърхността непрекъснато, ред по ред, при относително движение между камерата и детайла. Това я прави особено подходяща за удължени области за инспекция.

Защо издигнатите дефекти са важни върху уплътнителните повърхности?

Издигнат дефект може да създаде локална височина между съприкосновените повърхности. По време на сглобяването това може да повлияе върху компресията на уплътнителя или да предизвика неравномерно локално натоварване.

Фактическият праг за приемане трябва да се определи въз основа на техническите изисквания на клиента и да бъде валидиран с помощта на представителни примери на годни (OK) и негодни (NG) изделия.

Цикълът за инспекция от 3,5 минути е ли твърде бавен за машинна линия?

Системата, към която се прави отсылка, е проектирана за крайна инспекция , затова времето ѝ за цикъл не е задължително да съответства на времето за цикъл на всяка предходна машинна операция.

Ако е необходим по-кратък такт, възможните подходи включват:

• Паралелни инспекционни станции
• Оптимизирани траектории на роботи
• Допълнителни единици за заснемане
• Паралелна обработка на изображения
• Намалено ненужно движение на робота

Пълен анализ на цикъла на времето трябва да се извърши преди окончателния подбор на оборудването.

Колко дълго могат да се съхраняват изображенията на дефектите?

Системата осигурява функции за проследимост, анализ на данни и дистанционно преглеждане. Фактическото време за съхранение на изображенията зависи от конфигурацията на съхранението и изискванията на качественото управление в завода.

За производствени приложения техническата спецификация трябва да определя необходимото:

• Период за съхранение на изображенията
• Капацитет за съхранение
• Формат на данните
• Метод за търсене
• Асоцииране на детайла с изображението
• Стратегия за резервно копиране

Заключение

Контролът на цилиндровата глава в края на линията изисква повече от просто установяване дали обработената повърхност изглежда визуално приемлива.

За критичните уплътнителни и контактни повърхности системата за инспекция трябва да комбинира подходяща технология за получаване на изображения, стабилно движение, контролирано осветление, ясно дефинирани зони за инспекция и надеждна класификация на дефектите .

Посоченото решение комбинира 8K линеен сканираща камера, 12 МР площова сканираща камера, специализирано осветление и съвместно роботизирано позициониране , заедно с функции за машинно виждане, дълбоко обучение и проследимост.

За дълги запечатващи повърхности линейното сканиране осигурява практично решение за непрекъснат инспекционен контрол с висока разделителна способност. Площовото сканиране може да се използва за други локализирани инспекционни зони.

С публикуван 3,5-минутен инспекционен цикъл , системата предоставя конфигурируемо решение за крайна инспекция на дефекти при обработени цилиндрови глави. Окончателният такт, оптичната конфигурация и критериите за инспекция трябва да се определят според конкретната работна част и производствените изисквания.