Forgattyútengely felületi hibáinak ellenőrzése: teljes körű látási ellenőrzés a fő- és kapcsolócsapágyakon boreszkópos érzékeléssel

Áttekintés

A kulisszaküllők összetett forgó alkatrészek, amelyek több támaszfelülettel, ellensúlyokkal, flanccal, horpadásokkal és belső furatokkal rendelkeznek. Ezért egy megbízható ellenőrző rendszernek nemcsak a látható felületi hibákat, hanem a mélyen vagy belül elhelyezkedő, hagyományos külső kamerákkal nem hatékonyan vizsgálható területeket is le kell fednie.

A Big Bird Industrial forgattyúshajtás-vizsgálati megoldása több terület-szkennelő kamerát, testreszabott bélészeket, robotos pozicionálást, mélytanuláson alapuló gépi látást és kódnyomvonal-követést kombinál. A rendszer forgattyúshajtás-felületi hibák észlelésére, ellensúly-könnyítő lyukak átjárásának ellenőrzésére, idegen tárgyak észlelésére a központi furatokban, valamint termékazonosító kódok leolvasására lett kialakítva.

A hivatkozott alkalmazáshoz közzétett vizsgálati ciklus 48 másodperc, az aktuális taktidő a munkadarab és a vizsgálati követelmények szerint konfigurálható.

1. Miért nehéz a forgattyúshajtás-vizsgálat

A forgattyúshajtás egy alapvető hajtáslánc-alkotóelem, amely a dugattyú egyenes vonalú mozgását forgó mozgássá alakítja át. Geometriája erősen háromdimenziós: a főtengelyek és a rudastengelyek a tengely mentén helyezkednek el, és forgattyúlapokkal és ellensúlyokkal vannak összekötve.

A forgattyúshajtás tervezésétől függően a vizsgálat a következőket is magában foglalhatja:

• Főtengelyek
• Rudastengelyek
• Hosszú tengelyek
• Flanctengelyek
• Flanszfelületek
• Reteszek
• Középpontlyukak
• Ellensúly-könnyítő lyukak
• Kis végfelületek

Bár sok ilyen terület hasonló fémes felülettel rendelkezik, a lehetséges hibák jelentősen eltérhetnek. Tipikus ellenőrzési célpontok:

• Ütésnyomok
• Ledurva
• Foltok
• Dörzsölési nyomok
• ÖSSZETEVŐK
• Törések
• Fekete fémföld vagy fekete bőr felületek
• Alapanyaghiány
• Olaj- vagy vízszennyeződés

A kihívás tovább növekszik, mert a forgattyús tengely forgó alkatrész, és több szögből is meg kell vizsgálni. Egy hagyományos, rögzített kamerával ellátott állomás esetleg nem biztosít elegendő lefedettséget az összes szükséges felületre. Az ellenőrző rendszer ezért koordinált mozgást és töbszögű képfelvételt igényel.

Ellensúly-könnyítő lyuk oldali áthatolása

Egy különösen fontos ellenőrzési tétel az ellensúly-könnyítő lyukak oldali áthatolása.

A kiegyensúlyozó lyukakat a forgattyús tengely kiegyensúlyozásának finomhangolására és a felesleges tömeg csökkentésére marják. Ha egy lyuk átüt egy szomszédos felületen vagy falon, az befolyásolhatja a helyi szerkezeti integritást, és potenciális feszültségkoncentrációs területet hozhat létre.

Mivel ezt a hibát külső nézetből nehéz azonosítani, egy testreszabott bélscop használata a lyuk belső részéről pontosabb észlelést tesz lehetővé.

2. Ellenőrzési megoldás: Többkamerás látás + testreszabott bélscopok

A forgattyús tengely ellenőrző rendszere több képfelvételi módszert alkalmaz a külső felületek és a nehezen elérhető belső területek egyaránt történő vizsgálatára.

A közzétett ellenőrzési kör magában foglalja:

QR-kód integritása

A rendszer ellenőrzi, hogy a forgattyús tengely QR-kódja teljes-e és olvasható-e, így biztosítva a termék azonosítását és a további nyomon követhetőséget.

Ellensúly-könnyítő lyuk oldali áthatolása

Testreszabott bélscopokat használnak a kiegyensúlyozó lyukak belső geometriájának vizsgálatára és az esetleges szokatlan átütés észlelésére a szomszédos területekbe.

Közép-lyuk idegen test észlelése

A forgattyútengely központi furatának belső állapota ellenőrizhető idegen testek vagy szennyeződések jelenléte szempontjából, amelyeket külső kamerával nem lehet észlelni.

Kis végfelület-hibák ellenőrzése

A hosszú nyakrészek kis végfelületei ellenőrizhetők a következőkre:

• Ütésnyomok
• Ledurva
• Foltok
• Részképzés
• ÖSSZETEVŐK
• Törések
• Fekete fémháncs
• Alapanyaghiány
• Olaj- és vízszennyeződés

Flansz-ellenőrzés

A flanszterületet is be lehet vonni a látási ellenőrzési programba a meghatározott felületi hibák azonosítása érdekében.

Nyakrész- és horpadás-ellenőrzés

A rendszer a következő felületek ellenőrzésére képes:

• Főtengelyek
• Rudastengelyek
• Hosszú tengelyek
• Flanctengelyek
• Reteszek

Ez a többterületes megközelítés lehetővé teszi, hogy az ellenőrzési programot a tényleges forgattyútengely-geometriának és az ügyfél által meghatározott elfogadási kritériumoknak megfelelően konfigurálják.

3. Kamera és hardver konfiguráció

A hivatkozott rendszer nagy felbontású területi szkennereként működő kamerákat és testreszabott boroszkópokat kombinál.

Képszintézis rendszer

• 5 MP területi szkennereként működő kamerák: 2 darab
• 20 MP területi szkennereként működő kamerák: 12 darab
• Testreszabott boroszkópok: 3 készlet
• Nagyfelületű fényforrások: 1 készlet
• Rúdfényforrások: 2 készlet

A külső kamerák nagy felbontású képeket biztosítanak a látható forgattyús tengelyfelületekről, míg a boroszkópok kiterjesztik a vizsgálati lehetőséget olyan területekre, mint a középponti furatok és a könnyítő furatok.

Látási és vezérlési rendszer

A rendszer integrálja:

• QR-kód/kód olvasása
• Gépi Látás Vizsgálat
• Mélytanulási algoritmusok
• Ellenőrzés nyomon követhetősége
• Ellenőrzési adatelemzés
• Felhasználó által meghatározott ellenőrzési területek
• Távoli ellenőrzés megtekintése

A vezérlőrendszer két ipari számítógépet használ az Advantech (AAEON) gyártótól a közzétett felszerelési konfiguráció szerint.

Robotos pozicionálás

Együttműködő robotkonfigurációkhoz a következő márkák használhatók:

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

A robot mozgatja a képalkotó rendszert, illetve koordinálja a vizsgálati pozíciót a programozott vizsgálati útvonal szerint.

4. Műszaki adatok

Az alábbi műszaki adatok a hivatkozott vizsgálati rendszer nyilvánosan elérhető termékinformációin alapulnak.

A 48 másodperces ciklus egy közzétett alkalmazási érték, nem pedig univerzális ciklusidő-garancia. A tényleges ciklusidőt a forgattyúshajtókar geometriája, az ellenőrzési pontok száma, a kamerakonfiguráció, a robot mozgáspályája és az előírt ellenőrzési kritériumok alapján kell kiszámítani.

5. Kulcsfontosságú szempontok forgattyúshajtókar-vizuális ellenőrzőrendszer kiválasztásakor

5.1 Az ellenőrzési elemek meghatározása hely szerint

A forgattyúshajtókarok számos ellenőrzési területet tartalmaznak, és a különböző területeken eltérő hibakritériumok is lehetnek.

A berendezés tervezése előtt az ellenőrzési specifikáció egyértelműen meghatároznia kell:

• Mely felületeket kell ellenőrizni
• Mely hibatípusokat kell észlelni
• Elfogadható és elfogadhatatlan állapotok
• Szükséges képfelbontás
• Szükséges-e nyomon követhetőség

Ez csökkenti az ismétlődő algoritmus-beállítások számát a üzembe helyezés során.

5.2 Mélylyuk-elérhetőség értékelése

A központi lyukba jutó idegen testek ellenőrzése és a könnyítőlyuk oldali áthatolási vizsgálata esetén a kulcskérdés nem csupán a kamerák felbontása.

A projektnek értékelnie kell:

• Lyuk átmérő
• Lyuk mélysege
• Belső geometria
• Bore-szkóp elérhetőség
• Szükséges látószög
• Világítási körülmények

Egyedi boreszkóp-konfiguráció szükséges lehet, ha az ellenőrzési területet külső kamerával nem lehet közvetlenül megfigyelni.

5.3 A kódolvasás kezelése külön teljesítménymutatóként

A QR-kód-ellenőrzés közvetlen kapcsolatban áll a termék nyomkövethetőségével.

Ezért a kódolvasást függetlenül kell érvényesíteni a hibák észlelésétől, ideértve a következőket:

• Olvasási sikerességi arány
• Kód helye
• Felületi állapot
• Kontraszt
• Jelölés minősége
• A kódadatok és az ellenőrzési eredmények közötti kapcsolat

5.4 Az 48 másodperces taktidő érvényesítése

Számos terület egyidejű vizsgálatához párhuzamos képfelvétel és optimalizált robotmozgás szükséges.

A rendszerintegráció során a ciklusidő kiszámításánál figyelembe kell venni:

1. Alapanyag-betápláláshoz
2. Pozicionálás
3. Robotmozgás
4. Képfelvevő
5. Algoritmus-feldolgozás
6. Kódolvasás
7. Eredménykimenet
8. Munkadarab kiszedése

Az ismertetett 48 másodperces ciklusidő ezért csak egy adott alkalmazásra vonatkozó referenciaérték, nem pedig minden hajtókarra érvényes rögzített érték.

6. Mélytanuláson alapuló gépi látás többféle hajtókar-hibatípus észlelésére

A hajtókarok vizsgálata olyan hibakategóriákat foglal magában, amelyek vizuális jellemzői lényegesen eltérnek egymástól. Egyetlen hagyományos, szabályalapú képfeldolgozási módszer esetleg nem elegendő minden vizsgálati tételhez.

A hivatkozott megoldás mélytanuláson alapuló gépi látást alkalmaz, valamint a hajtókar különböző területei szerint meghatározott vizsgálati régiókat.

Gyakorlati projekteknél elegendő számú hibaminta fontos a tanításhoz és az érvényesítéshez.

Ez különösen fontos a következő hibák esetében:

• ÖSSZETEVŐK
• Fekete fémháncs
• Felületi karcolások
• Ütésnyomok
• Részképzés
• Alapanyaghiány

A minták előkészítése gyakran a gépi látásos projektek egyik legfontosabb szakasza. A rendszernek reprezentatív mintáira van szüksége az OK termékekhez és a különböző típusú NG állapotokhoz is, hogy megbízható ellenőrzési kritériumokat lehessen megállapítani.

7. A Big Bird Industrial gépi látásos ellenőrzési képességei

A Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), korábban Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., integrált megoldásokat kínál az autóipari és precíziós gyártási alkalmazásokhoz, beleértve a precíziós ipari tisztítást és a gépi látásos ellenőrzést.

A gépi látásos tevékenységét specializált ellenőrzési területek köré szervezi, ideértve:

• Orient See – méret- és geometriai ellenőrzés
• Surface See – felületi hibák ellenőrzése
• Assembly See – szerelési ellenőrzés és poka-yoke
• Inner See – belső furatok és belső falak ellenőrzése
• Paint See – festett felületi hibák ellenőrzése
• Algoritmus- és szoftverplatform – látási algoritmusok és szoftverrendszerek

Kulcscsapszeg-alkalmazásokhoz a Surface See külső felületi hibák ellenőrzésére alkalmas, míg az Inner See belső furatokra és nehezen elérhető területekre vonatkozó ellenőrzési igények kielégítésére használható.

Ez a kombináció lehetővé teszi különböző ellenőrzési technológiák integrálását a hajtáslánc-alkatrész geometriája és minőségi követelményei szerint.

GYIK

Miért kell észlelni a súlykiegyenlítő lyuk oldalsó átütését?

A súlykiegyenlítő lyukakat a kulcscsapszeg egyensúlyának beállítására és a felesleges tömeg csökkentésére használják. Ha a megmunkálás során egy lyuk átüt egy szomszédos falba vagy felületbe, a helyi szerkezet sérülhet, és az adott terület potenciális feszültségkoncentrációs helyként működhet.

Mivel a hiba nem feltétlenül látható a lyuk külső oldaláról, a belső terület ellenőrzésére bélcsöves vizsgálatot lehet alkalmazni.

Képes egyetlen látási algoritmus minden típusú kulcscsapszeg-felületi hiba észlelésére?

Nem feltétlenül.

A forgattyútengely hibái jelentősen eltérhetnek alakjukban, felületi szerkezetükben, kontrasztjukban és helyzetükben. A mélytanulási algoritmusokat különböző hibakategóriákhoz és ellenőrzési területekhez lehet konfigurálni, de a megbízható teljesítmény erősen függ a reprezentatív tanító- és érvényesítő mintáktól.

Az idegen anyagok és a fekete fémfoltok példáján látható, hogy egyes hibák különösen erősen függenek az anyag és a felület jellemzőitől, ezért a mintagyűjtés kulcsfontosságú része a projektnek.

Tényleg lehetséges, hogy 48 másodperc alatt ennyi ellenőrzési területet lefedjenek?

A hivatkozott rendszer több, párhuzamosan működő kamerát használ, amelyek közül mindegyik más-más ellenőrzési területre van kijelölve. A robotos pozicionálás továbbá mozgathatja a képfeldolgozó rendszert a szükséges ellenőrzési helyekre.

A közzétett 48 másodperces ciklusidő a hivatkozott alkalmazásra vonatkozik. A tényleges taktidőt a konkrét forgattyútengely, az ellenőrzési terület, a robot mozgáspályája és a képfeldolgozási követelmények alapján kell kiszámítani.

Össze lehet-e keverni az olaj- vagy vízszennyeződést egy felületi hibával?

Igen.

Az olaj és a víz tükröződéseket, sötét területeket vagy más vizuális mintákat hozhat létre, amelyek bizonyos felületi hibákra hasonlítanak. Ezért az említett rendszerben külön ellenőrzési célpontként szerepelnek.

A képalgoritmusok alakot és helyzetet is felhasználhatnak a különböző állapotok megkülönböztetésére. Ha azonban túlzott mennyiségű olaj vagy víz marad a munkadarabon, az előtte elvégzett fújás vagy tisztítás csökkentheti a vizuális zavaró hatást az ellenőrzés előtt.

Összefoglalás

A forgattyús tengelyek látási ellenőrzése nem csupán egy nagyfelbontású kamera felszerelését jelenti. A forgattyús tengelyek összetett geometriája több szögből készített képfelvételt, robotos pozicionálást, testreszabott bélcsöveket, mélytanulási algoritmusokat és nyomvonal-követési funkciókat igényel.

A külső csapágyfelületek, a flanszfelszínek és a kulcslyukak esetében a többkamerás látási rendszer széles felületi lefedettséget biztosít. A központi furatok és a ellensúly-felhőtlenítő furatok esetében a bélcső-ellenőrzés a gépi látást olyan területekre terjeszti ki, amelyeket a hagyományos külső kamerák nem tudnak közvetlenül megfigyelni.

A hivatkozott alkalmazáshoz a rendszer 48 másodperces, közzétett ellenőrzési ciklust biztosít; a végső konfiguráció és a takt a konkrét forgattyús tengely geometriájától és az ellenőrzési követelményektől függ.