Επιθεώρηση ελαττωμάτων στο τέλος της γραμμής για κεφαλής κυλίνδρου: οπτική με γραμμική σάρωση 8K για επιφάνειες σφράγισης

Επισκόπηση

Μετά την κατεργασία, τα κεφάλια κυλίνδρων απαιτούν τελική εξέταση ποιότητας πριν από την έξοδό τους από τη γραμμή παραγωγής για αποθήκευση ή συναρμολόγηση. Οι βασικές περιοχές εξέτασης περιλαμβάνουν τις επιφάνειες σφράγισης του καλύμματος κεφαλιού κυλίνδρου, τις επιφάνειες στήριξης βιδών και την κάτω επιφάνεια του κεφαλιού κυλίνδρου .

Η λύση της Big Bird Industrial για εξέταση τελικού σταδίου του κεφαλιού κυλίνδρου με όραση συνδυάζει μια γραμμική κάμερα 8K, μια επίπεδη κάμερα 12 MP, ειδικό φωτισμό και ρομποτική θέση συνεργασίας να εντοπίζει γρατσουνιές, ανωμαλίες προεξέχουσες, ενσκοπήσεις, ρωγμές και σημάδια κρούσης σε κρίσιμες μηχανοκατεργασμένες επιφάνειες.

Το αναφερόμενο σύστημα έχει δημοσιευμένο κύκλο ελέγχου 3,5 λεπτά ανά τεμάχιο , με τον τελικό χρόνο κύκλου να είναι ρυθμιζόμενος σύμφωνα με το τεμάχιο και τις απαιτήσεις επιθεώρησης.

1. Τελική επιθεώρηση κεφαλής κυλίνδρου: Γιατί είναι σημαντικές οι επιφάνειες στεγανοποίησης

Μετά την ολοκλήρωση της μηχανοκατεργασίας και πριν η κεφαλή κυλίνδρου εγκαταλείψει τη γραμμή παραγωγής, η τελική επιθεώρηση αποτελεί ένα σημαντικό σημείο ελέγχου ποιότητας.

Για την αναφερόμενη εφαρμογή, η επιθεώρηση επικεντρώνεται σε τρεις βασικές περιοχές:

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

Αυτές οι περιοχές είναι κρίσιμες, επειδή σχηματίζουν επιφάνειες επαφής ή στεγανοποίησης κατά τη συναρμολόγηση. Επιφανειακές ανωμαλίες όπως γρατσουνιές, ενσκοπήσεις, ρωγμές ή προεξέχουσες περιοχές μπορεί να επηρεάσουν τη συνθήκη επαφής μεταξύ των συναρμολογούμενων εξαρτημάτων.

Προεξέχουσες ανωμαλίες στις επιφάνειες στεγανοποίησης

Οι προεξέχουσες ανωμαλίες απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή στις επιφάνειες στεγανοποίησης.

Μια τοπική προεξοχή μπορεί να δημιουργήσει ένα υψηλό σημείο μεταξύ των επιφανειών σύνδεσης κατά τη συναρμολόγηση. Όταν σφίγγονται οι βίδες, αυτό μπορεί να προκαλέσει ανομοιόμορφο τοπικό φόρτισμα ή να επηρεάσει τη συμπίεση της επιστρώσεως σφράγισης.

Ωστόσο, το πραγματικό όριο αποδοχής πρέπει να καθοριστεί βάσει των μηχανικών απαιτήσεων του πελάτη. Παράμετροι όπως ύψος, βάθος, επιφάνεια και θέση του ελαττώματος πρέπει να ποσοτικοποιηθούν, αντί να βασίζονται αποκλειστικά σε οπτικές περιγραφές όπως «ανυψωμένο» ή «εντοπισμένο».

Γιατί οι επιφάνειες σφράγισης είναι δύσκολο να απεικονιστούν

Οι επιφάνειες σφράγισης είναι συχνά σχετικά επίπεδες, λείες και επιμήκεις. Αυτό δημιουργεί αρκετές προκλήσεις για την όραση μηχανής:

• Τα ελαττώματα μπορεί να έχουν χαμηλή αντίθεση σε σχέση με τη μηχανοκατεργασμένη επιφάνεια
• Οι ανακλάσεις μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τη γωνία φωτισμού
• Η περιοχή επιθεώρησης μπορεί να είναι μακρύτερη και στενότερη
• Μία μόνη κάμερα επιφανειακής σάρωσης ενδέχεται να μην καλύπτει αποτελεσματικά ολόκληρη την επιφάνεια

Αυτό είναι το σημείο όπου η απεικόνιση με γραμμική σάρωση γίνεται ιδιαίτερα χρήσιμη.

2. Λύση ελέγχου: Γραμμική σάρωση 8K + οπτική σάρωση επιφάνειας

Το αναφερόμενο σύστημα χρησιμοποιεί διαφορετικές τεχνολογίες απεικόνισης, ανάλογα με τη γεωμετρία της περιοχής ελέγχου.

Επιφάνεια σφράγισης καλύμματος κεφαλής κυλίνδρου

Η επιφάνεια σφράγισης επιθεωρείται για:

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

Ένα κάμερα γραμμικής σάρωσης 8K και αφιερωμένος φωτισμός γραμμικής σάρωσης χρησιμοποιούνται για συνεχή απεικόνιση της επιμηκυμένης επιφάνειας σφράγισης.

Επιφάνειες στήριξης βολτών κεφαλής κυλίνδρου

Οι επιφάνειες στήριξης των βιδών ελέγχονται ως προς:

• Σχίσματα
• Σχίσματα
• Σημάδια κρούσης

Αυτές οι περιοχές καλύπτονται από τη διαμόρφωση οπτικής σάρωσης επιφάνειας.

Κάτω επιφάνεια κεφαλής κυλίνδρου

Η κάτω επιφάνεια ελέγχεται ως προς:

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

Οι περιοχές ελέγχου μπορούν να οριστούν στο λογισμικό οπτικής ανάλογα με την πραγματική γεωμετρία της κεφαλής κυλίνδρου και τα κριτήρια ποιότητας που καθορίζει ο πελάτης.

3. Γιατί να χρησιμοποιηθεί κάμερα γραμμικής σάρωσης 8K;

Η επιλογή μεταξύ γραμμικής σάρωσης και οπτικής σάρωσης επιφάνειας πρέπει να βασίζεται σε γεωμετρία επιθεώρησης και σχετική κίνηση , όχι απλώς η ανάλυση της κάμερας.

Για μια επιμήκη επιφάνεια σφράγισης, μια κάμερα επιφανειακής σάρωσης ενδέχεται να απαιτεί πολλαπλές εικόνες για να καλύψει ολόκληρη την περιοχή επιθεώρησης. Αυτές οι εικόνες ενδέχεται στη συνέχεια να χρειάζονται ευθυγράμμιση ή σύνθεση.

Αυτό μπορεί να αυξήσει την πολυπλοκότητα του συστήματος και να εισαγάγει επιπλέον παραγόντες όπως:

• Επικάλυψη εικόνων
• Συνέπεια φωτεινότητας
• Τοποθέτηση της κάμερας
• Ακρίβεια σύνδεσης
• Χρόνος Κύκλου Επιθεώρησης

Μια κάμερα γραμμικής σάρωσης καταγράφει την επιφάνεια μία γραμμή τη φορά, καθώς το αντικείμενο εργασίας και η κάμερα κινούνται σχετικά μεταξύ τους. Η προκύπτουσα εικόνα μπορεί να αντιπροσωπεύει μια συνεχή λωρίδα επιθεώρησης.

Η βασική αρχή είναι:

Μεγάλη συνεχής περιοχή επιθεώρησης → ελεγχόμενη σχετική κίνηση → απόκτηση εικόνας γραμμή-προς-γραμμή.

Για τις επιφάνειες σφράγισης κεφαλών κυλίνδρων, αυτή η προσέγγιση μπορεί να παρέχει αποτελεσματικό τρόπο για την απόκτηση συνεχούς και υψηλής ανάλυσης κάλυψης με εικόνες.

Η πραγματική απόδοση της κάμερας γραμμικής σάρωσης εξακολουθεί να εξαρτάται από παράγοντες όπως η σταθερότητα της κίνησης, η οπτική ανάλυση, ο φωτισμός, η απόσταση κάμερας–αντικειμένου εργασίας και το απαιτούμενο μέγεθος ελαττώματος.

4. Διαμόρφωση Υλικού

Οι αναφερόμενες συσκευές συνδυάζουν την απεικόνιση γραμμικής και επιφανειακής σάρωσης.

Σύστημα Εικόνας

• γραμμική κάμερα 8K: 1 μονάδα
• κάμερα περιοχής 12 MP: 1 μονάδα
• Πηγή φωτός γραμμικής σάρωσης: 1 σετ
• Κολλητικός Φωτισμός: 1 σετ

Η γραμμική κάμερα 8K χρησιμοποιείται κυρίως για τη μακρά επιφάνεια σφράγισης, ενώ η κάμερα περιοχής καλύπτει τις υπόλοιπες περιοχές επιθεώρησης.

Ρομποτική Τοποθέτηση

Τα συνεργατικά ρομπότ μπορούν να ρυθμιστούν χρησιμοποιώντας εμπορικές μάρκες όπως:

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

Ο ρομπότ τοποθετεί την κάμερα σύμφωνα με την προγραμματισμένη διαδρομή επιθεώρησης και τη γεωμετρία του τεμαχίου.

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 συγκεκριμένα τεμάχια για την επόμενη ανάλυση ποιότητας και εξακολούθηση.

5. Τεχνικές Προδιαγραφές

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

Αντικείμενο	Προδιαγραφή
Εφαρμογή	Εμπορικά οχήματα, επιβατικά οχήματα, συμπεριλαμβανομένων των οχημάτων νέας ενέργειας (NEVs)
Τεμάχια εργασίας	Εξαρτήματα κινητήριων μονάδων νέας ενέργειας· εξαρτήματα κινητήριων μονάδων πετρελαίου και βενζίνης
Δημοσιευμένος κύκλος επιθεώρησης	3,5 λεπτά
Κάμερα σάρωσης γραμμής	8K × 1
Κάμερα σάρωσης περιοχής	12 MP × 1
Φως σάρωσης γραμμής	1 σετ
Φως δαχτυλίδι	1 σετ
Βιομηχανικός Η/Υ	Advantech
Επιλογές ρομπότ	Elite, SIASUN, Han's Robot, JAKA
Τεχνολογία επιθεώρησης	Οπτική μηχανής + βαθιά μάθηση
Λειτουργίες	Ανάγνωση κωδίκων, επιθεώρηση, εξακολούθηση, ανάλυση δεδομένων και απομακρυσμένη παρακολούθηση

Τη ο κύκλος των 3,5 λεπτών είναι μια δημοσιευμένη τιμή εφαρμογής , όχι μια καθολική εγγύηση χρόνου κύκλου. Ο πραγματικός χρόνος takt πρέπει να αξιολογηθεί βάσει του σχεδιασμού της κεφαλής κυλίνδρου, της κάλυψης επιθεώρησης, της κίνησης του ρομπότ, των απαιτήσεων απόκτησης και επεξεργασίας εικόνας.

6. Βασικοί παράγοντες επιλογής

6.1 Έλεγχος της σχετικής κίνησης για επιθεώρηση γραμμικής σάρωσης

Η απεικόνιση γραμμικής σάρωσης βασίζεται σε ελεγχόμενη σχετική κίνηση μεταξύ κάμερας και τεμαχίου.

Η σχεδίαση του συστήματος θα πρέπει επομένως να λαμβάνει υπόψη:

• Σταθερότητα της ταχύτητας της ταινίας μεταφοράς ή της θέσης
• Ακρίβεια κίνησης του ρομπότ
• Προσανατολισμός Τεμαχίου Εργασίας
• Απόσταση κάμερας από το εξάρτημα
• Συγχρονισμός ενεργοποίησης
• Ταχύτητα απόκτησης εικόνας

Η αστάθεια της κίνησης μπορεί να επηρεάσει τη γεωμετρία της εικόνας και τη συνέπεια της επιθεώρησης.

6.2 Ποσοτικοποίηση ανεβασμένων και εντοπισμένων ελαττωμάτων

Τα κριτήρια επιθεώρησης θα πρέπει να ορίζουν μετρήσιμα όρια για ανεβασμένα και εντοπισμένα ελαττώματα.

Για παράδειγμα:

• Μέγιστο αποδεκτό ύψος
• Μέγιστο αποδεκτό βάθος
• Ελάχιστο ανιχνεύσιμο εμβαδόν
• Μήκος ελαττώματος
• Τοποθεσία ελαττώματος

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

6.3 Ορισμός με σαφήνεια της περιοχής σφράγισης

Η περιοχή σφράγισης είναι μία από τις σημαντικότερες περιοχές επιθεώρησης.

Τα όριά της πρέπει να οριστούν με σαφήνεια στο λογισμικό όρασης για να αποφευχθούν:

• Ελλείψεις ελαττωμάτων κοντά στο όριο επιθεώρησης
• Ψευδείς συναγερμοί από μη κρίσιμες περιοχές
• Λανθασμένη ταξινόμηση φυσιολογικών χαρακτηριστικών των ακμών

6.4 Σχεδιασμός διαδρομών ρομποτικών συστημάτων για πολλαπλά μοντέλα

Όταν παράγονται αρκετά μοντέλα κεφαλής κυλίνδρου στην ίδια γραμμή, κάθε μοντέλο μπορεί να απαιτεί διαφορετική διαδρομή επιθεώρησης.

Το σύστημα πρέπει επομένως να λαμβάνει υπόψη του:

• Αυτόματη αναγνώριση μοντέλου
• Εναλλαγή προγραμμάτων
• Χρόνος εναλλαγής διαδρομής ρομπότ
• Διαφορές περιοχής επιθεώρησης
• Τοποθέτηση της κάμερας
• Μελλοντική διεύρυνση μοντέλων

7. Εξέταση με εμβάθυνση μάθησης των επεξεργασμένων επιφανειών κεφαλής κυλίνδρου

Οι επεξεργασμένες επιφάνειες κεφαλής κυλίνδρου μπορεί να περιέχουν ελαττώματα με σημαντικά διαφορετικά οπτικά χαρακτηριστικά.

Το αναφερόμενο σύστημα συνδυάζει τη μηχανική όραση με αλγόριθμοι εμβάθυνσης μάθησης για να υποστηρίζει ρυθμιζόμενες περιοχές εξέτασης και ταξινόμηση ελαττωμάτων.

Η πραγματική απόδοση του αλγορίθμου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα της βάσης δεδομένων δειγμάτων.

Ένα πρακτικό έργο θα πρέπει να περιλαμβάνει αντιπροσωπευτικά παραδείγματα των ακόλουθων:

• Σχίσματα
• Σχίσματα
• Τρύπες
• Ανυψωμένες ατέλειες
• Σημάδια κρούσης
• Κανονικά σημάδια κατεργασίας
• Αποδεκτές παραλλαγές επιφάνειας

Τα κανονικά χαρακτηριστικά κατεργασίας είναι ιδιαίτερα σημαντικά, επειδή το σύστημα όρασης πρέπει να διακρίνει τα νόμιμα χαρακτηριστικά κατασκευής από τα πραγματικά ελαττώματα ποιότητας.

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 βιομηχανικής καθαριότητας και μηχανικής όρασης για εφαρμογές στον αυτοκινητοβιομηχανικό τομέα και στην ακριβή κατασκευή.

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

• Orient See — επιθεώρηση διαστάσεων και γεωμετρίας
• Surface See — επιθεώρηση επιφανειακών ελαττωμάτων
• Assembly See — επιθεώρηση συναρμολόγησης και poka-yoke
• Inner See — εσωτερική επιθεώρηση οπών και εσωτερικών τοίχων
• Paint See — επιθεώρηση ελαττωμάτων στην επιφάνεια βαφής
• Πλατφόρμα Αλγορίθμων και Λογισμικού — αλγόριθμοι και λογισμικό οπτικής μηχανής

Για τις μηχανοκατεργασμένες κεφαλές κυλίνδρων, Surface See μπορεί να ρυθμιστεί για να επιθεωρεί επιφάνειες στεγανοποίησης, περιοχές υποστήριξης βιδών και άλλες κρίσιμες μηχανοκατεργασμένες περιοχές, σύμφωνα με τα κριτήρια ελαττωμάτων και τον ρυθμό παραγωγής του πελάτη.

Μπορούν επίσης να ενσωματωθούν 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 αποτελεί μια μακρά, συνεχή περιοχή επιθεώρησης. Μια κάμερα επιφανειακής σάρωσης (area-scan) ενδέχεται να απαιτεί πολλαπλές εικόνες για να καλύψει ολόκληρη την περιοχή, ακολουθούμενες από ευθυγράμμιση ή συρραφή εικόνων.

Μια κάμερα γραμμικής σάρωσης (line-scan) καταγράφει συνεχώς την επιφάνεια, γραμμή προς γραμμή, καθώς πραγματοποιείται σχετική κίνηση μεταξύ της κάμερας και του τεμαχίου. Αυτό την καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλη για επιμήκεις περιοχές επιθεώρησης.

Γιατί είναι σημαντικά τα ανυψωμένα ελαττώματα στις επιφάνειες στεγανοποίησης;

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

Το πραγματικό κατώφλι αποδοχής πρέπει να καθοριστεί βάσει των μηχανικών απαιτήσεων του πελάτη και να επαληθευτεί χρησιμοποιώντας αντιπροσωπευτικά δείγματα OK και NG.

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

Το αναφερόμενο σύστημα είναι σχεδιασμένο για επιθεώρηση στο τέλος της γραμμής , οπότε ο χρόνος κύκλου του δεν χρειάζεται απαραίτητα να ταιριάζει με τον χρόνο κύκλου κάθε προηγούμενης λειτουργίας.

Εάν απαιτείται μικρότερος χρόνος takt, πιθανές προσεγγίσεις περιλαμβάνουν:

• Παράλληλους σταθμούς επιθεώρησης
• Βελτιστοποιημένες διαδρομές ρομπότ
• Επιπλέον μονάδες απεικόνισης
• Παράλληλη επεξεργασία εικόνας
• Μείωση περιττών κινήσεων ρομπότ

Πρέπει να διεξαχθεί πλήρης ανάλυση χρόνου κύκλου πριν από την τελική επιλογή του εξοπλισμού.

Για πόσο χρόνο μπορούν να αποθηκευτούν οι εικόνες των ατελειών;

Το σύστημα παρέχει λειτουργίες εντοπισμού, ανάλυσης δεδομένων και απομακρυσμένης προβολής. Ο πραγματικός χρόνος αποθήκευσης εικόνων εξαρτάται από τη διαμόρφωση αποθήκευσης και τις απαιτήσεις της διαχείρισης ποιότητας του εργοστασίου.

Για εφαρμογές παραγωγής, η τεχνική προδιαγραφή πρέπει να καθορίζει τα ακόλουθα:

• Περίοδο αποθήκευσης εικόνων
• Χωρητικότητα αποθήκευσης
• Μορφή Δεδομένων
• Μέθοδο ανάκτησης
• Συσχέτιση αντικειμένου εργασίας με εικόνα
• Στρατηγική αντιγράφων ασφαλείας

Συμπέρασμα

Η επιθεώρηση της κεφαλής κυλίνδρου στο τέλος της γραμμής απαιτεί περισσότερα από την απλή αναγνώριση εάν μια μηχανοκατεργασμένη επιφάνεια φαίνεται οπτικά αποδεκτή.

Για κρίσιμες επιφάνειες στεγανοποίησης και επαφής, το σύστημα επιθεώρησης πρέπει να συνδυάζει κατάλληλη τεχνολογία απεικόνισης, σταθερή κίνηση, ελεγχόμενο φωτισμό, καθορισμένες περιοχές επιθεώρησης και αξιόπιστη ταξινόμηση ελαττωμάτων .

Η αναφερόμενη λύση συνδυάζει μια γραμμική κάμερα 8K, κάμερα επιφάνειας 12 MP, ειδικό φωτισμό και ρομποτική θέση συνεργασίας , μαζί με μηχανική όραση, βαθιά μάθηση και λειτουργίες εντοπισμού.

Για μεγάλες επιφάνειες σφράγισης, η απεικόνιση γραμμής προσφέρει μια πρακτική προσέγγιση για συνεχή εξέταση υψηλής ανάλυσης. Η απεικόνιση περιοχής μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για άλλες τοπικές περιοχές εξέτασης.

Με μια δημοσιευμένη κύκλο εξέτασης 3,5 λεπτών , το σύστημα προσφέρει μια ρυθμιζόμενη λύση για την εξέταση ελαττωμάτων στο τέλος της γραμμής κατεργασμένων κεφαλών κυλίνδρων. Ο τελικός ρυθμός παραγωγής, η οπτική διαμόρφωση και τα κριτήρια εξέτασης πρέπει να καθοριστούν σύμφωνα με το συγκεκριμένο εξάρτημα και τις απαιτήσεις παραγωγής.