Επιθεώρηση ελαττωμάτων στο τέλος της γραμμής για κεφαλής κυλίνδρου: οπτική με γραμμική σάρωση για επιφάνειες σφράγισης και κάτω επιφάνειες

Επισκόπηση

Μετά την κατεργασία, οι κεφαλές κυλίνδρου χρειάζονται τελική επιθεώρηση ποιότητας προτού αφήσουν τη γραμμή παραγωγής και μπουν σε αποθήκευση ή συναρμολόγηση. Οι βασικές περιοχές επιθεώρησης περιλαμβάνουν την επιφάνεια σφράγισης του καπακιού κεφαλής κυλίνδρου, τις επιφάνειες στήριξης βιδών και την κάτω επιφάνεια της κεφαλής κυλίνδρου.

Η λύση επιθεώρησης κεφαλής κυλίνδρου στο τέλος της γραμμής της Big Bird Industrial συνδυάζει μια γραμμική κάμερα 8K, μια κάμερα επιφάνειας, εξειδικευμένο φωτισμό και συνεργατική ρομποτική τοποθέτηση για την επιθεώρηση γρατσουνιών, ανωτέρων ελαττωμάτων, ενσοβών, ρωγμών και σημαδιών κρούσης σε κρίσιμες μηχανοκατεργασμένες επιφάνειες.

Το αναφερόμενο σύστημα έχει δημοσιευμένο χρόνο επιθεώρησης 3,5 λεπτά ανά τεμάχιο, ενώ ο πραγματικός χρόνος μπορεί να ρυθμιστεί σύμφωνα με το σχέδιο της κεφαλής κυλίνδρου και τις απαιτήσεις επιθεώρησης.

1. Γιατί η επιθεώρηση κεφαλής κυλίνδρου στο τέλος της γραμμής επικεντρώνεται στις επιφάνειες στεγανοποίησης

Το στάδιο επιθεώρησης μετά τη μηχανική κατεργασία και πριν από την έξοδο της κεφαλής κυλίνδρου από τη γραμμή παραγωγής αποτελεί ένα σημαντικό τελικό έλεγχο ποιότητας.

Για την αναφερόμενη εφαρμογή, τρεις περιοχές αποτελούν τους κύριους στόχους επιθεώρησης:

• Επιφάνεια σφράγισης καλύμματος κεφαλής κυλίνδρου
• Επιφάνειες στήριξης βολτών κεφαλής κυλίνδρου
• Κάτω επιφάνεια κεφαλής κυλίνδρου

Αυτές οι περιοχές έχουν μία σημαντική κοινή χαρακτηριστική ιδιότητα: είναι επιφάνειες επαφής, στήριξης ή σφράγισης που πρέπει να ταιριάζουν σωστά με τσιμούχες, καλύμματα ή το κιβώτιο του κινητήρα κατά τη συναρμολόγηση.

Ακόμα και σχετικά μικρές επιφανειακές ατέλειες μπορούν να επηρεάσουν τη συνθήκη επαφής μεταξύ των συναρμολογούμενων εξαρτημάτων.

Οι ανυψωμένες ατέλειες απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή

Μεταξύ των διαφορετικών τύπων ατελειών, οι ανυψωμένες ατέλειες — όπως οι ακμές που μοιάζουν με ακμές ή η τοπική συσσώρευση υλικού — απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή.

Σε αντίθεση με μία ενσορρή, η οποία δημιουργεί μία τοπική κοιλότητα, μία ανυψωμένη ατέλεια μπορεί να δημιουργήσει ένα τοπικό υψηλό σημείο κατά τη συναρμολόγηση. Όταν σφίγγονται οι βίδες, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ανομοιόμορφη τοπική φόρτιση και ενδεχομένως να επηρεάσει τη συμπίεση της τσιμούχας.

Για τον λόγο αυτό, τα κριτήρια επιθεώρησης πρέπει να ορίζουν σαφώς το αποδεκτό ύψος, μέγεθος και την τοποθεσία των ανυψωμένων ατελειών, βάσει των μηχανικών απαιτήσεων του πελάτη.

2. Λύση επιθεώρησης: Γραμμική κάμερα 8K + κάμερα επιθεώρησης επιφάνειας

Το αναφερόμενο σύστημα επιθεώρησης κεφαλής κυλίνδρου συνδυάζει δύο προσεγγίσεις απεικόνισης για να ταιριάζουν διαφορετικές γεωμετρίες επιθεώρησης.

Επιφάνεια σφράγισης καλύμματος κεφαλής κυλίνδρου

Η επιφάνεια σφράγισης επιθεωρείται για:

• Σχίσματα
• Ανυψωμένες ατέλειες
• Τρύπες
• Σχίσματα
• Σημάδια κρούσης

Επειδή η περιοχή σφράγισης είναι μακρύτερη και σχετικά στενή, χρησιμοποιείται κάμερα γραμμικής σάρωσης 8K μαζί με ειδική πηγή φωτός γραμμικής σάρωσης.

Αντί να λαμβάνεται ολόκληρη η περιοχή σε μία μόνο συμβατική εικόνα, η κάμερα γραμμικής σάρωσης αποκτά την επιφάνεια γραμμή προς γραμμή, ενώ το εξάρτημα και η κάμερα κινούνται σχετικά μεταξύ τους.

Αυτό καθιστά την απεικόνιση γραμμικής σάρωσης ιδιαίτερα κατάλληλη για μακρύτερες, συνεχείς περιοχές επιθεώρησης.

Επιφάνειες στήριξης βιδών

Οι επιφάνειες στήριξης βιδών κεφαλής κυλίνδρου επιθεωρούνται για:

• Γρατζουνιές στην επιφάνεια
• Σχίσματα
• Σημάδια κρούσης

Αυτές οι περιοχές επιθεωρούνται χρησιμοποιώντας τη διαμόρφωση όρασης με σάρωση περιοχής.

Κάτω επιφάνεια κεφαλής κυλίνδρου

Η κάτω επιφάνεια ελέγχεται ως προς:

• Σχίσματα
• Σχίσματα
• Σημάδια κρούσης
• Ελαττώματα εντός των καθορισμένων περιοχών σφράγισης

Η περιοχή ελέγχου μπορεί να ρυθμιστεί σύμφωνα με την πραγματική γεωμετρία της κεφαλής κυλίνδρου και τα κριτήρια ποιότητας που ορίζει ο πελάτης.

3. Διαμόρφωση Υλικού

Το σύστημα συνδυάζει υψηλής ανάλυσης απεικόνιση γραμμής με συμβατική απεικόνιση περιοχής.

Σύστημα Εικόνας

• κάμερα απεικόνισης γραμμής 8K: 1 μονάδα
• κάμερα απεικόνισης περιοχής 12 MP: 1 μονάδα
• Πηγή φωτός απεικόνισης γραμμής: 1 σετ
• Δακτύλιος φωτισμού: 1 σετ

Η κάμερα απεικόνισης γραμμής 8K χρησιμοποιείται κυρίως για τη μακρά επιφάνεια σφράγισης, ενώ η κάμερα απεικόνισης περιοχής 12 MP αναλαμβάνει τις υπόλοιπες περιοχές ελέγχου.

Ρομποτική Τοποθέτηση

Τα συνεργατικά ρομπότ μπορούν να ρυθμιστούν χρησιμοποιώντας εμπορικές μάρκες όπως:

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

Το ρομπότ τοποθετεί το σύστημα απεικόνισης σε διαφορετικές θέσεις εξέτασης σύμφωνα με την προγραμματισμένη διαδρομή εξέτασης.

Λειτουργίες Όρασης και Δεδομένων

Το σύστημα ενσωματώνει:

• Ανάγνωση κωδίκων
• Ελεγχός Οπτικής Μηχανής
• Αλγόριθμοι εμβάθυνσης μάθησης
• Ελεγξιμότητα των ελέγχων
• Ανάλυση δεδομένων
• Απομακρυσμένη προβολή

Αυτό επιτρέπει τη σύνδεση των αποτελεσμάτων επιθεώρησης με επιμέρους τεμάχια εργασίας και τη διατήρησή τους για μεταγενέστερη ανάλυση ποιότητας.

4. Τεχνικές Προδιαγραφές

Οι ακόλουθες προδιαγραφές βασίζονται σε δημοσιευμένες πληροφορίες προϊόντων για το αναφερόμενο σύστημα.

Ο κύκλος των 3,5 λεπτών είναι μια δημοσιευμένη εφαρμοστική αξία. Ο πραγματικός χρόνος κύκλου πρέπει να υπολογίζεται βάσει της γεωμετρίας του εξαρτήματος, των περιοχών επιθεώρησης, της κίνησης του ρομπότ, καθώς και των απαιτήσεων για απόκτηση και επεξεργασία εικόνας.

5. Γιατί να χρησιμοποιηθεί κάμερα γραμμικής σάρωσης για τις επιφάνειες σφράγισης της κεφαλής κυλίνδρου;

Μία βασική χαρακτηριστική ιδιότητα αυτής της λύσης είναι η χρήση κάμερας γραμμικής σάρωσης 8K, αντί να βασίζεται αποκλειστικά σε κάμερες επιφανειακής σάρωσης.

Η επιφάνεια σφράγισης είναι συνήθως μια μακρύτερη και στενή περιοχή επιθεώρησης. Με κάμερα επιφανειακής σάρωσης, το σύστημα ενδέχεται να χρειάζεται να καταγράψει πολλαπλά τμήματα και να συνδέσει τις εικόνες μεταξύ τους.

Αυτό μπορεί να εισάγει επιπλέον απαιτήσεις για:

• Τοποθέτηση της κάμερας
• Σύνδεση εικόνων
• Περιοχές επικάλυψης
• Συνέπεια φωτισμού
• Χρόνος Κύκλου Επιθεώρησης

Μία κάμερα γραμμικής σάρωσης αντίθετα καταγράφει συνεχώς την επιφάνεια, γραμμή προς γραμμή, καθώς το αντικείμενο κινείται σε σχέση με το σύστημα απεικόνισης.

Για αυτόν τον τύπο συνεχούς επιφάνειας, ο σημαντικός παράγοντας δεν είναι απλώς ο αριθμός των megapixels της κάμερας. Η μέθοδος απεικόνισης πρέπει να ταιριάζει με τη γεωμετρία και την κίνηση της περιοχής εξέτασης.

Μία γραμμικής σάρωσης κάμερα 8K μπορεί επομένως να προσφέρει αποτελεσματική προσέγγιση για μακριές επιφάνειες σφράγισης όπου απαιτείται συνεχής, υψηλής ανάλυσης απόκτηση εικόνας.

6. Βασικοί παράγοντες επιλογής

6.1 Σταθεροποίηση της σχετικής κίνησης

Η γραμμικής σάρωσης απεικόνιση είναι ευαίσθητη στη σχετική κίνηση μεταξύ κάμερας και αντικειμένου.

Κατά το στάδιο σχεδιασμού του συστήματος, το έργο πρέπει να αξιολογήσει:

• Σταθερότητα της ταχύτητας της ταινίας μεταφοράς ή της θέσης
• Σταθερότητα της κίνησης του ρομπότ
• Ακρίβεια τοποθέτησης του αντικειμένου
• Απόσταση κάμερας από το εξάρτημα
• Συγχρονισμός μεταξύ κίνησης και απόκτησης εικόνας

Μη σταθερή κίνηση μπορεί να επηρεάσει την κλιμάκωση της εικόνας και τη συνέπεια της επιθεώρησης.

6.2 Ποσοτικοποίηση των κριτηρίων για προεξέχοντες και εντοπισμένους ελαττώματα

Όροι όπως «προεξέχον ελάττωμα» ή «εντόπισμα» δεν είναι επαρκείς ως μηχανολογικά κριτήρια αποδοχής.

Η προδιαγραφή επιθεώρησης πρέπει να ορίζει μετρήσιμα κατώφλια, όπως:

• Ύψος ελαττώματος
• Βάθος ελαττώματος
• Επιφάνεια ελαττώματος
• Μήκος ελαττώματος
• Τοποθεσία ελαττώματος

Πρέπει επίσης να προετοιμαστούν αντιπροσωπευτικά δείγματα OK και NG για την εκπαίδευση και την επικύρωση του αλγορίθμου.

6.3 Ορισμός με σαφήνεια της περιοχής ελέγχου της σφράγισης

Η ζώνη σφράγισης είναι μια κρίσιμη περιοχή ελέγχου.

Τα όριά της πρέπει να οριστούν με σαφήνεια στο λογισμικό όρασης, ώστε:

• Να μην παραλείπονται σχετικά ελαττώματα
• Να μην προκαλούνται περιττοί συναγερμοί σε μη κρίσιμες περιοχές
• Οι χαρακτηριστικές ακμές να μην ταξινομούνται λανθασμένα ως ελαττώματα

6.4 Σχεδιασμός διαδρομών ρομπότ για πολλαπλά μοντέλα κεφαλής κυλίνδρων

Εάν διαφορετικά μοντέλα κεφαλής κυλίνδρων μοιράζονται την ίδια γραμμή παραγωγής, η διαδρομή ρομποτικού ελέγχου πρέπει να προσαρμόζεται σε κάθε μοντέλο.

Το έργο πρέπει συνεπώς να αξιολογήσει:

• Αναγνώριση Μοντέλου
• Αυτόματη εναλλαγή προγράμματος
• Χρόνος εναλλαγής διαδρομής ρομπότ
• Τοποθέτηση της κάμερας
• Διαφορές περιοχής επιθεώρησης
• Μελλοντική διεύρυνση μοντέλων

7. Όραση με βάση τη βαθιά μάθηση για την επιθεώρηση μηχανοκατεργασμένων επιφανειών

Οι μηχανοκατεργασμένες επιφάνειες κυλινδρικών κεφαλών μπορεί να περιέχουν ελαττώματα διαφορετικών σχημάτων, μεγεθών και οπτικών χαρακτηριστικών.

Το αναφερόμενο σύστημα συνδυάζει μηχανική όραση με αλγορίθμους επιθεώρησης βαθιάς μάθησης, επιτρέποντας τη διαμόρφωση διαφορετικών περιοχών επιθεώρησης και κριτηρίων ελαττωμάτων ανάλογα με το εξάρτημα.

Για ένα πρακτικό έργο, η απόδοση του αλγορίθμου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα και την ποσότητα των δειγμάτων εκπαίδευσης και επικύρωσης.

Η βιβλιοθήκη δειγμάτων πρέπει να περιλαμβάνει αντιπροσωπευτικά παραδείγματα των:

• Σχίσματα
• Σχίσματα
• Τρύπες
• Ανυψωμένες ατέλειες
• Σημάδια κρούσης
• Κανονικών χαρακτηριστικών μηχανοκατεργασίας
• Διακυμάνσεις επιφάνειας που δεν πρέπει να κατηγοριοποιούνται ως ελαττώματα

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τις επιφάνειες στεγανοποίησης, όπου οι νόμιμες λειτουργικές χαρακτηριστικές της κατεργασίας και τα πραγματικά ελαττώματα μπορεί να έχουν σχετικά παρόμοια οπτικά χαρακτηριστικά.

8. Δυνατότητες εξέτασης με μηχανική όραση της Big Bird Industrial

Η Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), πρώην Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., παρέχει ενσωματωμένες λύσεις ακριβούς βιομηχανικού καθαρισμού και εξέτασης με μηχανική όραση για εφαρμογές στον αυτοκινητοβιομηχανικό τομέα και στην ακριβή βιομηχανική κατασκευή.

Το επιχειρηματικό τμήμα μηχανικής όρασης της εταιρείας καλύπτει έξι ειδικευμένους τομείς:

• Orient See — εξέταση διαστάσεων και γεωμετρίας
• Surface See — εξέταση επιφανειακών ελαττωμάτων
• Assembly See — εξέταση συναρμολόγησης και poka-yoke
• Inner See — εξέταση εσωτερικών οπών και εσωτερικών τοιχωμάτων
• Paint See — εξέταση ελαττωμάτων επιφανειών βαφής
• Αλγόριθμος και Λογισμικό Πλατφόρμα — αλγόριθμοι μηχανικής όρασης και λογισμικό

Για τις μηχανοκατεργασμένες κεφαλές κυλίνδρων, το σύστημα Surface See μπορεί να ρυθμιστεί για την επιθεώρηση επιφανειών στεγανοποίησης, επιφανειών στήριξης και άλλων μηχανοκατεργασμένων περιοχών, σύμφωνα με τα κριτήρια ελαττωμάτων και τον ρυθμό παραγωγής του πελάτη.

Το εξοπλισμό μπορεί επίσης να ενσωματωθεί με λειτουργίες ανάγνωσης κωδίκων και εξακολούθησης, ώστε να συνδέονται τα αποτελέσματα επιθεώρησης με επιμέρους τεμάχια.

Συχνές Ερωτήσεις

Γιατί να χρησιμοποιηθεί κάμερα γραμμής (line-scan) αντί για κάμερα επιφάνειας (area-scan);

Η επιφάνεια στεγανοποίησης της κεφαλής κυλίνδρου είναι μια σχετικά μακρύτερη και συνεχής περιοχή επιθεώρησης. Μια κάμερα επιφάνειας ενδέχεται να απαιτεί πολλαπλές εικόνες και σύνθεση εικόνων για να καλύψει ολόκληρη την περιοχή.

Μια κάμερα γραμμής καταγράφει συνεχώς την επιφάνεια καθώς το τεμάχιο κινείται, κάνοντάς την κατάλληλη για μακριές, λωριδωτές επιφάνειες, όπου είναι σημαντική η συνεκτική απεικόνιση και η συνεχής κάλυψη.

Γιατί είναι ιδιαίτερα σημαντικά τα ανεβασμένα ελαττώματα στις επιφάνειες στεγανοποίησης;

Μια ανυψωμένη ατέλεια μπορεί να δημιουργήσει ένα τοπικό υψηλό σημείο μεταξύ εφαρμοζόμενων επιφανειών. Κατά τη συναρμολόγηση, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ανομοιόμορφη συμπίεση της παρεμβάσεως ή σε τοπική φόρτιση.

Το πραγματικό κατώφλι αποδοχής πρέπει να καθοριστεί βάσει των μηχανικών απαιτήσεων του πελάτη και να επαληθευτεί με τη χρήση αντιπροσωπευτικών δειγμάτων OK/NG.

Είναι ένας κύκλος επιθεώρησης 3,5 λεπτών υπερβολικά αργός για μια γραμμή κατεργασίας;

Η αναφερόμενη εφαρμογή θεωρείται διαδικασία επιθεώρησης στο τέλος της γραμμής, συνεπώς ο ρυθμός της (takt) δεν χρειάζεται απαραιτήτως να ταιριάζει με τον κύκλο κατεργασίας κάθε προηγούμενης λειτουργίας.

Εάν απαιτείται μικρότερος ρυθμός (takt), ενδεχόμενες επιλογές περιλαμβάνουν:

• Παράλληλους σταθμούς επιθεώρησης
• Βελτιστοποιημένες διαδρομές ρομπότ
• Επιπλέον μονάδες απεικόνισης
• Μειωμένη κίνηση επιθεώρησης
• Παραλληλοποιημένη επεξεργασία εικόνας

Η τελική διαμόρφωση πρέπει να καθοριστεί μέσω πλήρους ανάλυσης του χρόνου κύκλου.

Πόσο καιρό μπορούν να αποθηκευτούν οι εικόνες επιθεώρησης;

Το σύστημα παρέχει λειτουργίες εντοπισμού, ανάλυσης δεδομένων και απομακρυσμένης προβολής. Η πραγματική περίοδος αποθήκευσης εικόνων εξαρτάται από τη χωρητικότητα αποθήκευσης και τις απαιτήσεις διαχείρισης ποιότητας του εργοστασίου.

Για εφαρμογές παραγωγής, η τεχνική συμφωνία πρέπει να καθορίζει:

• Περίοδο αποθήκευσης εικόνων
• Μορφή αποθήκευσης
• Όγκος δεδομένων
• Μέθοδο ανάκτησης
• Εντοπισμό εικόνας ανά τεμάχιο εργασίας
• Απαιτήσεις αντιγράφων ασφαλείας

Συμπέρασμα

Η επιθεώρηση τελικού σταδίου της κεφαλής κυλίνδρου απαιτεί περισσότερα από το απλό έλεγχο εάν μια κατεργασμένη επιφάνεια φαίνεται αποδεκτή.

Για επιφάνειες στεγανοποίησης και άλλες κρίσιμες κατεργασμένες περιοχές, το σύστημα επιθεώρησης πρέπει να παρέχει σταθερή απεικόνιση, κατάλληλο φωτισμό, ακριβή ορισμό της περιοχής επιθεώρησης και αξιόπιστη ταξινόμηση ελαττωμάτων.

Η αναφερόμενη λύση συνδυάζει μια γραμμική κάμερα 8K, μια κάμερα επιφανειακής σάρωσης 12 MP, εξειδικευμένο φωτισμό και ρομποτική θέση, με λειτουργίες μηχανικής όρασης, εμβύθισης μάθησης (deep learning) και εντοπισμού ιχνηλασιμότητας.

Για μακριές επιφάνειες σφράγισης, η γραμμική σάρωση προσφέρει μια πρακτική λύση για συνεχή επιθεώρηση υψηλής ανάλυσης. Για άλλες επιφάνειες και περιοχές επιθεώρησης περιορισμένης έκτασης, η επιφανειακή σάρωση προσφέρει ευέλικτη κάλυψη.

Με το δημοσιευμένο κύκλο επιθεώρησης των 3,5 λεπτών, το σύστημα προσφέρει μια ρυθμιζόμενη προσέγγιση για την επιθεώρηση ποιότητας των κεφαλών κυλίνδρων στο τέλος της γραμμής παραγωγής, με τον τελικό χρόνο κύκλου (takt) και τα κριτήρια επιθεώρησης να καθορίζονται από το συγκεκριμένο εξάρτημα και τις απαιτήσεις παραγωγής.