Cylinderhovedets slutinspektion af fejl: linjescanningsvision til tætnings- og bundoverflader

Oversigt

Efter bearbejdning kræver cylinder heads en endelig kvalitetsinspektion, inden de forlader produktionslinjen og går i lagring eller samling. Nøgleinspektionsområder omfatter forseglingsfladen på cylinder head-dækslet, skruestøttefladerne og cylinder head-bundfladen.

Big Bird Industrial's løsning til eftersyn af cylinderhoveder ved produktionslinjens ende kombinerer en 8K linjeskanningskamera, en flade-skanningskamera, specialbelysning og samarbejdende robotpositionering til inspektion af ridser, forhøjede fejl, indtryk, revner og stødpåvirkninger på kritiske maskinerede overflader.

Det omtalte system har en offentliggjort inspektionscyklus på 3,5 minut pr. arbejdsemne, mens den faktiske cyklus kan justeres i henhold til cylinderhovedets design og inspektionskravene.

1. Hvorfor fokuserer eftersynet af cylinderhoveder ved produktionslinjens ende på tætningsoverflader

Inspektionsfasen efter bearbejdning og inden cylinderhovedet forlader produktionslinjen er en vigtig endelig kvalitetskontrol.

For den omtalte anvendelse er tre områder de primære inspektionsmål:

• Tætningsflade på cylinderhoveddæksel
• Boltestøtteoverflader på cylinderhovedet
• Cylinder Head Bundflade

Disse områder har en vigtig fælles karakteristik: De er kontakt-, monterings- eller tætningsflader, som skal passe korrekt sammen med pakninger, dæksler eller motorblokken under montering.

Selv relativt små overfladedefekter kan påvirke kontaktforholdet mellem sammenpassende komponenter.

Hævede defekter kræver særlig opmærksomhed

Af de forskellige defekttyper kræver hævede defekter – såsom burstilsvarende fremtrædender eller lokal materialeopbygning – særlig opmærksomhed.

I modsætning til en indtrykning, som skaber en lokal fordybning, kan en hævet defekt skabe et lokaliseret højt punkt under montering. Når skruer strammes, kan dette føre til ujævn lokal belastning og potentielt påvirke pakningens kompression.

Af denne grund bør inspektionskriterierne tydeligt definere den acceptable højde, størrelse og placering af hævede defekter ud fra kundens tekniske krav.

2. Inspektionsløsning: 8K linjeskanningskamera + arealskanningskamera

Det omtalte system til inspektion af cylinderhoveder kombinerer to billedopfangningsmetoder for at tilpasse sig forskellige inspektionsgeometrier.

Tætningsflade på cylinderhoveddæksel

Tætningsfladen inspiceres for:

• Krat
• Forhøjede fejl
• Dæk
• Cracks
• Støddemærker

Da tætningsområdet er langt og relativt smalt, bruges en 8K linjescannerkamera sammen med en dedikeret linjescannelyskilde.

I stedet for at indfange hele området i et enkelt konventionelt billede indsamler linjescannerkameraet overfladen linje for linje, mens arbejdsemnet og kameraet bevæger sig i forhold til hinanden.

Dette gør linjescannebilleder særligt velegnede til lange, kontinuerlige inspektionsområder.

Boltestøtteflader

Boldestøttefladerne på cylinderhovedet inspiceres for:

• Overfladeskrab
• Cracks
• Støddemærker

Disse områder inspiceres ved hjælp af area-scan-billedopsamlingskonfigurationen.

Cylinder Head Bundflade

Bundfladen inspiceres for:

• Krat
• Cracks
• Støddemærker
• Fejl inden for specificerede tætningsbånd-områder

Inspektionsområdet kan konfigureres i henhold til den faktiske cylinderhovedgeometri og kundedefinerede kvalitetskriterier.

3. Hardwarekonfiguration

Systemet kombinerer højopløsende linjescanningsbilleddannelse med konventionel arealscanningsbilleddannelse.

Billedsystem

• 8K linjescanningskamera: 1 stk.
• 12 MP arealscanningskamera: 1 stk.
• Linjescanningsbelysningskilde: 1 sæt
• Ringbelysning: 1 sæt

8K-linjescanningskameraet bruges primært til den lange forseglingsflade, mens 12 MP-arealscanningskameraet håndterer andre inspektionsområder.

Robotpositionering

Samarbejdsrobotter kan konfigureres med mærker herunder:

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

Robotten positionerer det optiske system ved forskellige inspektionslokationer i henhold til den programmerede inspektionssti.

Vision- og datafunktioner

Systemet integrerer:

• Kodelæsning
• Maskinsejlskab-inspektion
• Algoritmer til dybt læring
• Inspektionssporbarhed
• Dataanalyse
• Fjernvisning

Dette gør det muligt at knytte inspektionsresultater til enkelte arbejdsemner og gemme dem til senere kvalitetsanalyse.

4. Tekniske specifikationer

Følgende specifikationer er baseret på den offentligt tilgængelige produktinformation for det nævnte system.

Cyklustiden på 3,5 minutter er en offentliggjort anvendelsesværdi. Den faktiske takttid skal beregnes ud fra værkdelenes geometri, inspektionsområder, robotbevægelser samt krav til billeddannelse og -behandling.

5. Hvorfor bruge en linjescanningskamera til cylinderhovedets tætningsflader?

En central funktion i denne løsning er brugen af en 8K linjescanningskamera i stedet for udelukkende at anvende flade-scan-kameraer.

Tætningsfladen er typisk et langt, smalt inspektionsområde. Med et flade-scan-kamera kan systemet være nødt til at optage flere sektioner og samle billederne sammen.

Dette kan medføre yderligere krav til:

• Kameraplacering
• Billedsammensætning
• Overskydningsområder
• Konsistens i belysning
• Inspektionens cykeltid

En linjescankamera optager i stedet overfladen kontinuerligt, linje for linje, mens arbejdsemnet bevæger sig i forhold til billedsystemet.

For denne type kontinuerlig overflade er det vigtigste ikke blot kamerats megapixelantal. Optagelsesmetoden skal matche inspektionsområdets geometri og bevægelse.

Et 8K-linjescankamera kan derfor udgøre en effektiv løsning for lange forseglingsoverflader, hvor der kræves kontinuerlig, højopløst billedoptagelse.

6. Vigtige overvejelser ved valg

6.1 Stabilisér relativ bevægelse

Linjescan-optagelse er følsom over for den relative bevægelse mellem kamera og arbejdsemne.

Under systemdesign skal projektet vurdere:

• Stabilitet af transportbånd- eller positionsfart
• Stabilitet i robotbevægelse
• Nøjagtighed af emnepositionering
• Afstand mellem kamera og emne
• Synkronisering mellem bevægelse og billeddannelse

Ustabil bevægelse kan påvirke billedskaleringen og konsekvenserne for inspektionen.

6.2 Kvantificering af kriterier for forhøjede og indtrykte fejl

Begreber som "forhøjet fejl" eller "depression" er ikke tilstrækkelige som tekniske acceptkriterier.

Inspektionspecifikationen skal definere målbare grænseværdier såsom:

• Fejlhøjde
• Fejldybde
• Defektområde
• Defektlængde
• Defektplacering

Repræsentative OK- og NG-prøver skal også forberedes til algoritmetræning og -validering.

6.3 Definer tydeligt inspektionsområdet for tætningsbåndet

Tætningsbåndet er et kritisk inspektionsområde.

Dets grænser skal defineres tydeligt i visionsoftwaren, således at:

• Relevante fejl ikke overses
• Ikke-kritiske områder ikke udløser unødige alarme
• Kantfunktioner ikke forkert klassificeres som fejl

6.4 Planlæg robotstier til flere cylindereksempler

Hvis forskellige cylindertopmodeller deler samme produktionslinje, skal den robotbaserede inspektionsbane tilpasses hver enkelt model.

Projektet bør derfor vurdere:

• Modelidentifikation
• Automatisk programskift
• Robotbaneskifttid
• Kameraplacering
• Forskelle i inspektionsområder
• Udvidelse til fremtidige modeller

7. Dybt-læringssyn til inspektion af maskinerede overflader

Maskinerede cylindertopoverflader kan indeholde fejl med forskellige former, størrelser og visuelle egenskaber.

Det refererede system kombinerer maskinsyn med dybt-læringsbaserede inspektionsalgoritmer, hvilket gør det muligt at konfigurere forskellige inspektionsområder og fejlkriterier i henhold til arbejdsemnet.

For et praktisk projekt afhænger algoritmens ydeevne kraftigt af kvaliteten og mængden af trænings- og valideringsprøver.

Eksempelbiblioteket skal indeholde repræsentative eksempler på:

• Krat
• Cracks
• Dæk
• Forhøjede fejl
• Støddemærker
• Almindelige maskinbearbejdningsfunktioner
• Overfladevariationer, der ikke bør klassificeres som fejl

Dette er især vigtigt for tætningsflader, hvor gyldige maskinbearbejdningsfunktioner og reelle fejl måske har relativt lignende visuelle egenskaber.

8. Big Bird Industrial's evner inden for maskinbaseret synskontrol

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), tidligere Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., leverer integrerede præcisionsindustrielle rengørings- og maskinbaserede synsløsningsløsninger til automobil- og præcisionsproduktionsanvendelser.

Dets forretning inden for maskinbaseret syn dækker seks specialiserede områder:

• Orient See – dimensionel og geometrisk inspektion
• Surface See – overfladedefektinspektion
• Assembly See – monteringsinspektion og poka-yoke
• Inner See – inspektion af indre huller og indre vægge
• Paint See — inspektion af malingsoverflade-fejl
• Algoritme- og softwareplatform — algoritmer til maskinsejl og software

For drejede cylindereksempler kan Surface See konfigureres til inspektion af tætningsflader, understøtningsflader og andre drejede områder i henhold til kundens krav til mangler og produktionshastighed.

Udstyret kan også integreres med funktionalitet til aflæsning af koder og sporbarehed for at knytte inspektionsresultaterne til individuelle arbejdsemner.

Ofte stillede spørgsmål

Hvorfor bruge en linjeskannerkamera i stedet for en arealskannerkamera?

Cylindereksemplets tætningsflade er et relativt langt og sammenhængende inspektionsområde. En arealskannerkamera kræver muligvis flere billeder og billedsammensætning for at dække hele området.

En linjeskannerkamera optager overfladen kontinuerligt, mens arbejdsemnet bevæger sig, hvilket gør den velegnet til lange stribeformede overflader, hvor konsekvent billedkvalitet og kontinuerlig dækning er vigtige.

Hvorfor er forhøjede fejl særligt vigtige på tætningsflader?

En forhøjet fejl kan skabe et lokal højt punkt mellem sammenpassende flader. Under montering kan dette resultere i ujævn pakningssammenskrumpning eller lokal belastning.

Den faktiske acceptgrænse skal fastlægges ud fra kundens tekniske krav og verificeres ved hjælp af repræsentative OK/NG-prøver.

Er en inspektionscyklus på 3,5 minutter for langsom for en maskineringsserie?

Den omtalte anvendelse er positioneret som en end-of-line-inspektionsproces, så dens takt behøver ikke nødvendigvis at matche maskineringscyklussen for hver enkelt forudgående proces.

Hvis en kortere takt kræves, kan følgende muligheder overvejes:

• Parallelle inspektionsstationer
• Optimerede robotbaner
• Yderligere billeddanningsenheder
• Reduceret inspektionsbevægelse
• Paralleliseret billedbehandling

Den endelige konfiguration skal fastlægges gennem en komplet cyklustidsanalyse.

Hvor længe kan inspektionsbilleder gemmes?

Systemet giver sporbarhed, dataanalyse og fjernvisningsfunktioner. Den faktiske billedlagringsperiode afhænger af lagerkapaciteten og kravene til kvalitetsstyring på fabrikken.

For produktionsanvendelser bør den tekniske aftale specificere:

• Billedlagringsperiode
• Opbevaringsformat
• Datavolumen
• Metode til hentning
• Sporbarhed mellem arbejdsemne og billede
• Krav til sikkerhedskopiering

Konklusion

End-of-line-inspektion af cylinderhoveder kræver mere end blot at kontrollere, om en maskineret overflade ser acceptabel ud.

For tætningsflader og andre kritiske maskinerede områder skal inspektionssystemet levere stabil billedgengivelse, passende belysning, præcis definition af inspektionsområde og pålidelig fejlklassificering.

Den omtalte løsning kombinerer en 8K linjescannerkamera, en 12 MP arealscannerkamera, dedikeret belysning og robotbaseret positionering samt maskinvision, dybt læring og sporbarehedsfunktioner.

For lange tætningsflader giver linjescanning en praktisk metode til at opnå kontinuerlig højopløsende inspektion. For andre flader og lokaliserede inspektionsområder giver arealscanning fleksibel dækning.

Med den offentliggjorte inspektionscyklus på 3,5 minutter leverer systemet en konfigurerbar fremgangsmåde til end-of-line-kvalitetsinspektion af cylinderehoveder, hvor den endelige takttid og inspektionskriterier fastlægges ud fra det specifikke arbejdsemne og produktionskravene.