Hengerfej végellenőrzése: vonalas szkenneres látási rendszer a tömítési és alsó felületek vizsgálatára

Áttekintés

A megmunkálás után a hengerfejeket végellenőrzésnek kell alávetni a gyártósor elhagyása és a raktározás vagy összeszerelés megkezdése előtt. A fő ellenőrzési területek a hengerfej-fedeles tömítőfelület, a csavar támasztófelületei és a hengerfej alsó felülete.

A Big Bird Industrial végellenőrzési megoldása a hengertetőkhöz egy 8K vonalszkennelő kamerát, egy terület-szkennelő kamerát, speciális megvilágítást és együttműködő robotos pozicionálást kombinál, hogy karcolásokat, kiemelkedő hibákat, bemélyedéseket, repedéseket és ütésnyomokat észleljen a kritikus géppel megmunkált felületeken.

A hivatkozott rendszer hivatalosan közzétett ellenőrzési ciklusa 3,5 perc munkadarabonként, az aktuális ciklus azonban konfigurálható a hengertető tervezése és az ellenőrzési követelmények szerint.

1. Miért a tömítőfelületekre összpontosít a hengertető végellenőrzése

A megmunkálás utáni és a hengertető gyártósori elhagyása előtti ellenőrzési szakasz egy fontos végső minőségellenőrzési pont.

A hivatkozott alkalmazás esetében három terület a fő ellenőrzési célpont:

• Hengertömlő-fej fedél tömítőfelülete
• Hengertető csavaralátámasztó felületek
• Hengerfej alsó felülete

Ezeknek a területeknek egy fontos közös jellemzőjük van: érintkezési, rögzítési vagy tömítési felületek, amelyeknek össze kell illeszkedniük a tömítésekkel, a burkolatokkal vagy a motorblokkal az összeszerelés során.

Még a viszonylag kis felületi hibák is befolyásolhatják az illeszkedő alkatrészek közötti érintkezési feltételeket.

A kiemelkedő hibák különös figyelmet igényelnek

A különböző hibatípusok közül a kiemelkedő hibák – például a csiszolási nyomokhoz hasonló kiemelkedések vagy a helyi anyagfelhalmozódás – különös figyelmet igényelnek.

Ellentétben egy bemélyedéssel, amely helyi mélyedést okoz, egy kiemelkedő hiba összeszerelés közben helyi kiemelkedést eredményezhet. Amikor a csavarokat meghúzzák, ez egyenetlen helyi terhelést és potenciálisan a tömítés összenyomódásának zavarát eredményezheti.

Ezért az ellenőrzési kritériumoknak egyértelműen kell meghatározniuk a kiemelkedő hibák elfogadható magasságát, méretét és helyzetét az ügyfél műszaki követelményei alapján.

2. Ellenőrzési megoldás: 8K vonalas szkennerkamera + területi szkennerkamera

A hivatkozott hengertömlő-fej ellenőrző rendszer két képalkotási módszert kombinál, hogy megfeleljen a különböző ellenőrzési geometriáknak.

Hengertömlő-fej fedél tömítőfelülete

A tömítőfelületet a következőkre ellenőrizzük:

• Ledurva
• Kiemelkedő hibák
• Deformációk
• Törések
• Ütésnyomok

Mivel a tömítőfelület hosszú és viszonylag keskeny, egy 8K vonalscan-kamerát használnak egy speciális vonalscan-fényforrással együtt.

Ahelyett, hogy egyetlen hagyományos képben rögzítenék az egész területet, a vonalscan-kamera a felületet soronként rögzíti, miközben a munkadarab és a kamera egymáshoz képest mozognak.

Ezért a vonalscan-képalkotás különösen alkalmas hosszú, folyamatos ellenőrzési területekre.

Csavar-támaszfelületek

A hengertömlő-fej csavar-támaszfelületeit a következőkre ellenőrizzük:

• Felületi karcolások
• Törések
• Ütésnyomok

Ezeket a területeket az area-scan látáskonfigurációval ellenőrizzük.

Hengerfej alsó felülete

Az alsó felületet a következőkre vizsgálják:

• Ledurva
• Törések
• Ütésnyomok
• A megadott tömítési sávok területén belüli hibák

A vizsgálati területet a tényleges hengerfej-geometriának és az ügyfél által meghatározott minőségi kritériumoknak megfelelően lehet konfigurálni.

3. Hardverkonfiguráció

A rendszer nagyfelbontású vonalszkennelő képfeldolgozást kombinál a hagyományos területszkennelő képfeldolgozással.

Képszintézis rendszer

• 8K vonalszkennelő kamera: 1 db
• 12 MP területszkennelő kamera: 1 db
• Vonalszkennelő fényforrás: 1 komplettség
• Gyűrűs fényforrás: 1 komplettség

A 8K vonalas szkennerkamera elsősorban a hosszú tömítési felületre használatos, míg a 12 MP területi szkennerkamera kezeli a többi ellenőrzési területet.

Robotos pozicionálás

Együttműködő robotok konfigurálhatók a következő márkák szerint:

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

A robot a képfeldolgozó rendszert a programozott ellenőrzési útvonalnak megfelelően különböző ellenőrzési helyeken pozicionálja.

Látási és adatfunkciók

A rendszer integrálja:

• Kódolvasás
• Gépi Látás Vizsgálat
• Mélytanulási algoritmusok
• Ellenőrzés nyomon követhetősége
• Adat Elemzés
• Távoli megtekintés

Ez lehetővé teszi, hogy a vizsgálati eredményeket egyedi munkadarabokhoz rendeljék, és későbbi minőségellenőrzés céljából tárolják.

4. Műszaki adatok

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

A 3,5 perces ciklus egy közzétett alkalmazási érték. A tényleges taktidőt a munkadarab geometriája, az ellenőrzési területek, a robotmozgás, a képfelvétel és a feldolgozási igények alapján kell kiszámítani.

5. Miért vonalscanning kamerát használnak a hengerfej tömítőfelületeinek vizsgálatára?

Ennek a megoldásnak kulcsfontosságú jellemzője az 8K vonalscanning kamera alkalmazása, nem pedig kizárólagosan területi (area-scan) kamerákra való támaszkodás.

A tömítőfelület általában egy hosszú, keskeny ellenőrzési terület. Területi kamerával a rendszernek több szakaszt is le kellene fényképeznie, majd azokat össze kellene illesztenie.

Ez további követelményeket eredményezhet például a következők tekintetében:

• Kamera pozicionálása
• Képek összeillesztése
• Átfedő területek
• Világítás egyenletessége
• Felülvizsgálati ciklusidő

Egy vonalszkenner-kamera helyett folyamatosan, vonalról vonalra rögzíti a felületet, miközben a munkadarab mozog az érzékelőrendszerhez képest.

Ezen folyamatos felület típusa esetén a fontos tényező nem csupán a kamera megapixele. A képfelvételi módszernek illeszkednie kell az ellenőrzött terület geometriájához és mozgásához.

Ezért egy 8K-os vonalszkenner-kamera hatékony megoldást nyújthat hosszú tömítési felületek folyamatos, nagyfelbontású képfelvételére.

6. Kulcsfontosságú kiválasztási szempontok

6.1 A relatív mozgás stabilizálása

A vonalszkenner-képfelvétel érzékeny a kamera és a munkadarab közötti relatív mozgásra.

A rendszertervezés során a projektnek értékelnie kell:

• Szállítószalag- vagy pozicionálási sebesség stabilitása
• A robotmozgás stabilitása
• A munkadarab pozícionálásának pontossága
• Kamera–munkadarab távolság
• Mozgás és képfelvétel szinkronizációja

Az instabil mozgás befolyásolhatja a képméretet és az ellenőrzés konzisztenciáját.

6.2 A kiemelkedő és mélyülő hibák kritériumainak meghatározása

Olyan fogalmak, mint a „kifelé emelkedő hiba” vagy a „horpadás”, nem elegendőek mérnöki elfogadási kritériumként.

Az ellenőrzési specifikációnak mérhető küszöbértékeket kell meghatároznia, például:

• Hibamagasság
• Hibamélység
• Hibás terület
• Hiba hossza
• Hibahely

Az algoritmus tanításához és érvényesítéséhez képviselő, megfelelő (OK) és nem megfelelő (NG) minták is készüljenek.

6.3 A tömítő sáv ellenőrzési területének egyértelmű meghatározása

A tömítő sáv kritikus ellenőrzési terület.

Határait egyértelműen meg kell határozni a látási szoftverben az alábbiak érdekében:

• A kapcsolódó hibák ne maradjanak észrevétlenül
• A nem kritikus területek ne okozzanak felesleges riasztásokat
• A szélek jellemzői ne kerüljenek hibásan hibaként besorolásra

6.4 Robotpályák tervezése több hengerfej-modellhez

Ha különböző hengerfej-modellek osztoznak egy gyártósoron, akkor a robotos ellenőrzési útvonalat minden egyes modellhez igazítani kell.

Ezért a projektnek a következőket kell értékelnie:

• Modellazonosítás
• Automatikus programváltás
• Robot útvonalváltási ideje
• Kamera pozicionálása
• Ellenőrzési területek közötti különbségek
• Jövőbeni modellbővítés

7. Mélytanuláson alapuló látási rendszer megmunkált felületek ellenőrzésére

A megmunkált hengerfej-felületeken különböző alakú, méretű és vizuális jellemzőkkel rendelkező hibák fordulhatnak elő.

A hivatkozott rendszer gépi látást kombinál mélytanuláson alapuló ellenőrzési algoritmusokkal, így az ellenőrzési régiók és a hibakritériumok a munkadarabhoz igazíthatók.

Gyakorlati projekt esetén az algoritmus teljesítménye erősen függ a tanítási és érvényesítési minták minőségétől és mennyiségétől.

A mintatár tartalmaznia kell a következő képviseleti példákat:

• Ledurva
• Törések
• Deformációk
• Kiemelkedő hibák
• Ütésnyomok
• Normál megmunkálási jellemzők
• Felületi változások, amelyeket nem szabad hibának minősíteni

Ez különösen fontos tömítőfelületeknél, ahol a jogos megmunkálási jellemzők és a tényleges hibák viszonylag hasonló vizuális jellemzőkkel rendelkezhetnek.

8. Big Bird Industrial gépi látásos ellenőrzési képességei

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), korábban Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., integrált, precíziós ipari tisztítási és gépi látásos megoldásokat nyújt az autóipari és precíziós gyártási alkalmazásokhoz.

Gépi látásos tevékenysége hat specializált területet ölel fel:

• 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 — gépi látás algoritmusok és szoftver

Megmunkált hengerteknők esetén a Surface See konfigurálható tömítőfelületek, támaszfelületek és egyéb megmunkált területek vizsgálatára az ügyfél hibakritériumai és gyártási taktideje szerint.

A berendezés integrálható kódolvasási és nyomvonalazási funkciókkal is, így a vizsgálati eredmények összekapcsolhatók az egyes munkadarabokkal.

GYIK

Miért érdemes vonalszkennelő kamerát használni az árnyékoló (területi) kamera helyett?

A hengerteknő tömítőfelülete viszonylag hosszú és folyamatos vizsgálati terület. Egy árnyékoló kamerának több képre és képfűzésre lehet szüksége a teljes terület lefedéséhez.

Egy vonalszkennelő kamera folyamatosan rögzíti a felületet, miközben a munkadarab mozog, így ideális hosszú, sávformájú felületek vizsgálatára, ahol a következetes képkészítés és folyamatos lefedettség döntő fontosságú.

Miért különösen fontosak a kiemelkedő hibák a tömítőfelületeken?

Egy kiemelkedő hiba helyi magaslatot hozhat létre az illeszkedő felületek között. Az összeszerelés során ez egyenetlen tömítőgyűrű-összenyomáshoz vagy helyileg koncentrált terheléshez vezethet.

A tényleges elfogadási küszöböt a vevő mérnöki követelményeiből kell meghatározni, és reprezentatív OK/NG minták segítségével kell ellenőrizni.

Egy 3,5 perces ellenőrzési ciklus túl lassú egy megmunkáló sor számára?

A hivatkozott alkalmazás egy végellenőrzési folyamatként van pozicionálva, így taktideje nem feltétlenül egyezik meg minden előtte lévő művelet megmunkálási ciklusával.

Ha rövidebb taktidő szükséges, a következő lehetőségek jöhetnek szóba:

• Párhuzamos ellenőrzőállomások
• Optimalizált robotpályák
• További képfeldolgozó egységek
• Csökkentett ellenőrzési mozgás
• Párhuzamosított képfeldolgozás

A végső konfigurációt teljes ciklusidő-analízis alapján kell meghatározni.

Mennyi ideig tárolhatók az ellenőrzési képek?

A rendszer nyomkövethetőséget, adatelemzést és távoli megtekintési funkciókat biztosít. A tényleges képtárolási időtartam a gyár tárolási kapacitásától és minőségmenedzsment-követelményeitől függ.

Gyártási alkalmazások esetén a műszaki megállapodásnak tartalmaznia kell:

• Képtárolási időtartam
• Tárolási formátum
• Adatmennyiség
• Képek lekérésének módja
• Munkadarab–kép nyomkövethetőség
• Biztonsági mentési követelmények

Összefoglalás

Hengerfej végellenőrzése többet jelent annál, mint hogy egyszerűen ellenőrizzük: egy megmunkált felület elfogadhatónak tűnik-e.

A tömítőfelületek és egyéb kritikus megmunkált területek lezárásához az ellenőrző rendszernek stabil képalkotást, megfelelő megvilágítást, pontos ellenőrzési terület-meghatározást és megbízható hibakategorizálást kell biztosítania.

Az említett megoldás egy 8K-s vonalscan-kamerát, egy 12 MP-es területi scan-kamerát, speciális megvilágítást és robotos pozicionálást kombinál gépi látással, mélytanulással és nyomkövetési funkciókkal.

Hosszú tömítőfelületek esetén a vonalscan-képalkotás gyakorlati módszert kínál a folyamatos, nagy felbontású ellenőrzés elérésére. Egyéb felületek és helyileg korlátozott ellenőrzési területek esetén a területi scan-képalkotás rugalmas lefedettséget biztosít.

A közzétett 3,5 perces ellenőrzési ciklus mellett a rendszer konfigurálható megoldást kínál a sorvégén végzett hengerfej-minőségellenőrzésre, a végső taktidő és az ellenőrzési kritériumok meghatározása a konkrét munkadarabtól és gyártási igényektől függően történik.