Kontrola vad hlavy válce na konci výrobní linky: 8K řádkový vizuální systém pro těsnicí plochy

Přehled

Po obrábění vyžadují hlavy válců koneční kontrolu kvality před opuštěním výrobní linky za účelem skladování nebo montáže. Klíčové oblasti kontroly zahrnují těsnicí plochu krytu hlavy válců, opěrné plochy šroubů a spodní plochu hlavy válců .

Řešení firmy Big Bird Industrial pro vizuální kontrolu hlav válců na konci výrobní linky kombinuje řádkový fotoaparát s rozlišením 8K, plošný fotoaparát s rozlišením 12 MP, specializované osvětlení a robotické polohování s možností spolupráce pro detekci rytin, vystouplých vad, vrypů, trhlin a stopy nárazu na kritických obráběných plochách.

Uvedený systém má publikovanou dobu kontroly 3,5 minuty na jednu součástku , přičemž konečný čas cyklu lze nakonfigurovat podle požadavků na obrobek a kontrolu.

1. Kontrola válce hlavy na konci výrobní linky: Proč jsou důležité těsnicí plochy

Po dokončení obrábění a před tím, než válec hlavy opustí výrobní linku, poskytuje finální kontrola důležitý kontrolní bod kvality.

U uvedené aplikace se kontrola zaměřuje na tři hlavní oblasti:

• Těsnicí plocha krytu hlavy válce
• Plochy opěr šroubů hlavy válce
• Spodní plocha hlavy válce

Tyto oblasti jsou kritické, protože tvoří stykové nebo těsnicí rozhraní během montáže. Povrchové vadby, jako jsou škrábance, vrypy, praskliny nebo vyvýšené oblasti, mohou ovlivnit stykový stav mezi párovými komponenty.

Vyvýšené vadby na těsnicích plochách

Vyvýšené vadby vyžadují zvláštní pozornost na těsnicích plochách.

Místní výstupky mohou vytvořit vysoký bod mezi stykovými plochami během montáže. Při utahování šroubů to může způsobit nerovnoměrné místní zatížení nebo ovlivnit stlačení těsnění.

Avšak skutečná přijímací mez by měla být definována technickými požadavky zákazníka. Parametry, jako jsou výška, hloubka, plocha a poloha vad měly by být kvantifikovány, nikoli pouze popsány vizuálně, např. jako „zvýšené“ nebo „zdeformované“.

Proč je obtížné zobrazit těsnicí povrchy

Těsnicí povrchy jsou často relativně ploché, hladké a protáhlé. To vytváří několik výzev pro strojové vidění:

• Vady mohou mít nízký kontrast vůči obráběnému povrchu
• Odrazy se mohou měnit v závislosti na úhlu osvětlení
• Kontrolovaná oblast může být dlouhá a úzká
• Jediná plošná kamera nemusí efektivně pokrýt celý povrch

Právě zde se ukazuje zvláště užitečné snímání řádkovou technikou.

2. Řešení kontroly: 8K řádková kamera + plošná kamera

Odkazovaný systém využívá různé technologie zobrazení podle geometrie kontrolované oblasti.

Těsnicí plocha krytu hlavy válce

Těsnicí plocha se kontroluje na:

• Škrábance
• Vystouplé vady
• Vnímání
• Trhliny
• Nárazových stop

A8K line-scan kamera a specializované osvětlení pro line-scan se používají ke spojitému snímání protáhlé těsnicí plochy.

Plochy opěr šroubů hlavy válce

Povrchy opěr šroubů se kontrolují na:

• Škrábance
• Trhliny
• Nárazových stop

Tyto oblasti jsou pokryty konfigurací vidění typu area-scan.

Spodní plocha hlavy válce

Spodní plocha se kontroluje na:

• Škrábance
• Trhliny
• Nárazových stop
• Vady v určených oblastech těsnicích pásek

Oblasti kontroly lze v softwaru pro vidění definovat podle skutečné geometrie hlavy válce a kvalitních kritérií stanovených zákazníkem.

3. Proč používat 8K line-scan kameru?

Volba mezi line-scan a area-scan zobrazením by měla být založena na geometrii kontroly a relativním pohybu , nikoli pouze na rozlišení kamery.

U prodloužené těsnicí plochy může kameru s plošným snímáním vyžadovat několik snímků, aby pokryla celou kontrolní oblast. Tyto snímky je poté možná nutné zarovnat nebo slepit dohromady.

To může zvýšit složitost systému a vyvolat další aspekty, například:

• Překrytí snímků
• Konzistence jasu
• Polohování kamery
• Přesnost šití
• Doba cyklu inspekce

Kamera se čárovým snímáním zachycuje povrch po jednotlivých řádcích, zatímco součást a kamera vykonávají vzájemný relativní pohyb. Výsledný snímek může představovat nepřerušovaný kontrolní pruh.

Klíčový princip je:

Dlouhá nepřerušovaná kontrolní oblast → řízený relativní pohyb → pořizování obrazu řádek po řádku.

U těsnicích ploch hlavy válce může tento přístup poskytnout účinný způsob získání nepřerušovaného obrazu s vysokým rozlišením.

Skutečný výkon kamery se čárovým snímáním stále závisí na faktorech, jako je stabilita pohybu, optické rozlišení, osvětlení, vzdálenost mezi kamerou a součástí a požadovaná velikost poruchy.

4. Hardwarová konfigurace

Odkazované zařízení kombinuje čárové i plošné snímání.

Obrazový systém

• kamera se čárovým snímáním 8K: 1 jednotka
• kamera s plošným snímáním 12 MP: 1 jednotka
• Zdroj světla pro čárové skenování: 1 sada
• Kruhové osvětlení: 1 sada

8K čárová kamera se používá především pro dlouhou těsnicí plochu, zatímco kamera pro plošné skenování pokrývá ostatní oblasti kontroly.

Polohování robotem

Spolupracující roboty lze nakonfigurovat pomocí značek včetně:

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

Robot umísťuje kameru podle naprogramované dráhy kontroly a geometrie obrobku.

Funkce vidění a dat

Systém integruje:

• Čtení kódu
• Prohlídka strojového vidění
• Algoritmy hlubokého učení
• Sledovatelnost inspekce
• Analýza dat
• Vzdálené sledování

To umožňuje spojit výsledky kontroly s jednotlivými obrobky pro následnou analýzu kvality a sledovatelnost.

5. Technické specifikace

Následující specifikace jsou založeny na veřejně dostupných informacích o produktu pro zmíněný systém.

Položka	Specifikace
Aplikace	Nákladní vozidla, osobní vozidla, včetně NEV
Obrobky	Komponenty pohonných jednotek nové energie; komponenty pohonných jednotek na naftu a benzín
Zveřejněná doba kontroly	3,5 minuty
Lineární kamera	8K × 1
Plošná kamera	12 MP × 1
Řádkové osvětlení	1 sada
Prstenová světla	1 sada
Průmyslový počítač	Advantech
Možnosti robotů	Elite, SIASUN, Han's Robot, JAKA
Technologie kontroly	Počítačové vidění + hluboké učení
Funkce	Čtení kódů, kontrola, sledovatelnost, analýza dat a dálkové zobrazení

Trh cyklus 3,5 minuty je publikovaná hodnota pro danou aplikaci , nikoli univerzální záruka doby cyklu. Skutečný taktový čas je třeba vyhodnotit na základě konstrukce hlavy válce, rozsahu kontroly, pohybu robota a požadavků na pořizování a zpracování obrazu.

6. Klíčové aspekty výběru

6.1 Řízení relativního pohybu pro čárové skenování

Čárové zobrazování vyžaduje řízený relativní pohyb mezi kamerou a obrobkem.

Návrh systému by proto měl zohlednit:

• Stabilitu rychlosti dopravníku nebo polohování
• Přesnost pohybu robota
• Poloha obrobku
• Vzdálenost mezi kamerou a obrobkem
• Spouštění synchronizace
• Rychlost pořízení obrazu

Nestabilní pohyb může ovlivnit geometrii obrazu a konzistenci kontrol.

6.2 Kvantifikace vystouplých a zanořených vad

Kritéria kontroly by měla stanovit měřitelné limity pro vystouplé a zanořené vady.

Například:

• Maximální přípustná výška
• Maximální přípustná hloubka
• Minimální detekovatelná plocha
• Délka vady
• Umístění vad

Pro vývoj a ověření algoritmu je třeba připravit reprezentativní vzorky bez chyb (OK) i se závadami (NG).

6.3 Jednoznačně definovat oblast těsnicího pásu

Těsnicí pás je jednou z nejdůležitějších oblastí pro kontrolu.

Jeho hranice by měly být v softwaru pro strojové vidění jasně definovány, aby se zabránilo:

• Chybějícím vadám v blízkosti kontrolovací hranice
• Falešným poplachům z nekritických oblastí
• Nesprávné klasifikaci normálních okrajových prvků

6.4 Plánování robotických drah pro více modelů

Pokud se na stejné výrobní lince vyrábí několik modelů hlav válců, může každý model vyžadovat jinou kontrolní dráhu.

Systém by proto měl zohlednit:

• Automatickou identifikaci modelu
• Přepínání programů
• Doba přepínání robotické trajektorie
• Rozdíly v inspekčních oblastech
• Polohování kamery
• Rozšíření o budoucí modely

7. Kontrola opracovaných povrchů hlav válců pomocí hlubokého učení

Opracované povrchy hlav válců mohou obsahovat vady s výrazně odlišnými vizuálními charakteristikami.

Odkazovaný systém kombinuje strojové vidění s algoritmy hlubokého učení podporou konfigurovatelných oblastí pro kontrolu a klasifikaci vad.

Skutečný výkon algoritmu závisí výrazně na kvalitě ukázkové databáze.

Praktický projekt by měl obsahovat reprezentativní příklady:

• Škrábance
• Trhliny
• Vnímání
• Vystouplé vady
• Nárazových stop
• Normálních obráběcích stop
• Přijatelných povrchových odchylek

Normální obráběcí prvky jsou zvláště důležité, protože systém strojového vidění musí rozlišovat legitimní výrobní charakteristiky od skutečných kvalitních vad.

8. Kontrolní schopnosti strojového vidění společnosti Big Bird Industrial

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), dříve Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., poskytuje integrovaná řešení pro přesné průmyslové čištění a strojové vidění pro automobilové a přesné výrobní aplikace.

Jeho činnost ve strojovém vidění zahrnuje šest specializovaných oblastí:

• Orient See — rozměrová a geometrická kontrola
• Povrchová kontrola — kontrola povrchových vad
• Kontrola montáže — kontrola montáže a poka-yoke
• Vnitřní kontrola — kontrola vnitřních otvorů a vnitřních stěn
• Kontrola nátěru — kontrola povrchových vad nátěru
• Algoritmus a softwarová platforma — algoritmy a software pro strojové vidění

Pro obráběné hlavy válců, Povrchová kontrola lze nakonfigurovat tak, aby kontrolovaly těsnicí povrchy, opěrné plochy šroubů a další kritické obráběné oblasti podle kritérií zákazníka pro vady a taktu výroby.

Funkce čtení kódů a sledovatelnosti lze rovněž integrovat, aby byly výsledky kontroly propojeny s jednotlivými polotovary.

Často kladené otázky

Proč používat řádkový fotoaparát místo plošného fotoaparátu?

Těsnicí povrch hlavy válce je dlouhá, souvislá kontrolní oblast. Plošná kamera může vyžadovat několik snímků k pokrytí celé oblasti, následovaných zarovnáním nebo slepením obrázků.

Čárová kamera zachycuje povrch nepřetržitě, řádek po řádku, jak dochází k relativnímu pohybu mezi kamerou a polotovarem. To ji činí zvláště vhodnou pro prodloužené kontrolní oblasti.

Proč jsou vystouplé vady na těsnicích površích důležité?

Vystouplá vada může vytvořit místní výstupek mezi stykovými povrchy. Při montáži to může ovlivnit stlačení těsnění nebo způsobit nerovnoměrné místní zatížení.

Skutečná přijímací mez by měla být stanovena na základě technických požadavků zákazníka a ověřena pomocí reprezentativních vzorků OK a NG.

Je kontrolní cyklus trvající 3,5 minuty příliš pomalý pro obráběcí linku?

Odkazovaný systém je navržen pro kontrolu na konci výrobní linky , takže jeho cyklový čas nemusí nutně odpovídat obráběcímu cyklu každé předchozí operace.

Pokud je vyžadován kratší takt, možné přístupy zahrnují:

• Paralelní kontrolní stanice
• Optimalizované dráhy robotů
• Další jednotky pro pořizování obrazu
• Paralelní zpracování obrazu
• Snížení zbytečných pohybů robota

Před finálním výběrem zařízení by měla být provedena komplexní analýza cyklového času.

Jak dlouho lze uchovávat obrázky vad?

Systém poskytuje funkce sledovatelnosti, analýzy dat a vzdáleného prohlížení. Skutečná doba uchování obrazů závisí na konfiguraci úložiště a požadavcích výrobního závodu na řízení kvality.

Pro výrobní aplikace by technická specifikace měla definovat požadované položky:

• Doba uchování obrazů
• Kapacita úložiště
• Formát dat
• Způsob vyhledání
• Přiřazení obrobku k obrazu
• Záložní strategii

Závěr

Kontrola hlavy válce na konci výrobní linky vyžaduje více než pouhé zjištění, zda opracovaný povrch vypadá vizuálně přijatelně.

U kritických těsnicích a kontaktujících povrchů musí systém kontroly kombinovat vhodnou zobrazovací technologii, stabilní pohyb, řízené osvětlení, jasně definované kontrolovací oblasti a spolehlivou klasifikaci vad .

Odkazované řešení kombinuje 8K line-scan kameru, 12 MP area-scan kameru, specializované osvětlení a polohování pomocí spolupracujícího robota , spolu s funkcemi strojového vidění, hlubokého učení a sledovatelnosti.

U dlouhých těsnicích povrchů poskytuje line-scan zobrazování praktický přístup k průběžné kontrole s vysokým rozlišením. Area-scan zobrazování lze poté použít pro další lokální kontrolovací oblasti.

S uveřejněnou 3,5minutovou kontrolní periodou , systém poskytuje konfigurovatelné řešení pro kontrolu vad na konci výrobního procesu obrobených hlav válců. Konečný takt, optická konfigurace a kritéria kontroly je třeba určit podle konkrétního obrobku a požadavků výroby.