Ispezione finale dei difetti della testata del cilindro: visione a scansione lineare 8K per le superfici di tenuta

Panoramica

Dopo la lavorazione, le testate del cilindro richiedono un’ispezione finale di qualità prima di lasciare la linea di produzione per lo stoccaggio o l’assemblaggio. Le principali aree da ispezionare includono le superfici di tenuta del coperchio della testata del cilindro, le superfici di appoggio delle viti e la superficie inferiore della testata del cilindro .

La soluzione di ispezione visiva finale di linea per testate del cilindro di Big Bird Industrial combina una telecamera line-scan da 8K, una telecamera area-scan da 12 MP, illuminazione dedicata e posizionamento robotico collaborativo rilevare graffi, difetti rilevati, ammaccature, crepe e segni di impatto sulle superfici lavorate critiche.

Il sistema citato ha un ciclo di ispezione pubblicato di 3,5 minuti per pezzo , con il tempo finale del ciclo configurabile in base al pezzo e ai requisiti di ispezione.

1. Ispezione finale della testata cilindri: perché le superfici di tenuta sono fondamentali

Dopo il completamento della lavorazione e prima che la testata cilindri lasci la linea di produzione, l’ispezione finale costituisce un importante controllo di qualità.

Per l’applicazione di riferimento, l’ispezione si concentra su tre aree principali:

• Superficie di tenuta del coperchio testata cilindri
• Superfici di supporto delle viti della testata cilindri
• Superficie inferiore del coperchio del cilindro

Queste aree sono critiche perché formano interfacce di contatto o di tenuta durante il montaggio. Difetti superficiali come graffi, ammaccature, crepe o zone rilevate possono influenzare le condizioni di contatto tra i componenti accoppiati.

Difetti rilevati sulle superfici di tenuta

I difetti rilevati richiedono particolare attenzione sulle superfici di tenuta.

Una sporgenza locale può creare un punto rialzato tra le superfici di accoppiamento durante il montaggio. Quando le viti vengono serrate, ciò potrebbe causare un carico locale non uniforme o influenzare la compressione della guarnizione.

Tuttavia, il limite effettivo di accettazione deve essere definito dai requisiti ingegneristici del cliente. Parametri quali altezza, profondità, area e posizione del difetto devono essere quantificati anziché basarsi esclusivamente su descrizioni visive come "rialzato" o "ammaccato".

Perché le superfici di tenuta sono difficili da acquisire

Le superfici di tenuta sono spesso relativamente piane, lisce ed allungate. Ciò comporta diverse sfide per la visione artificiale:

• I difetti possono presentare un basso contrasto rispetto alla superficie lavorata
• I riflessi possono variare con l’angolo di illuminazione
• La zona di ispezione può essere lunga e stretta
• Una singola telecamera a scansione d’area potrebbe non coprire in modo efficiente l’intera superficie

Questo è il punto in cui l’imaging a scansione lineare diventa particolarmente utile.

2. Soluzione di ispezione: visione a scansione lineare 8K + a scansione areale

Il sistema citato utilizza diverse tecnologie di imaging in base alla geometria dell’area da ispezionare.

Superficie di tenuta del coperchio testata cilindri

La superficie di tenuta viene ispezionata per:

• Graffi
• Difetti rilevati
• Dentature
• Crepe
• Segni d’urto

Un fotocamera a scansione lineare 8K e un’illuminazione dedicata a scansione lineare vengono utilizzate per l’imaging continuo della superficie di tenuta allungata.

Superfici di supporto delle viti della testata cilindri

Le superfici di appoggio delle viti vengono ispezionate per:

• Graffi
• Crepe
• Segni d’urto

Queste aree sono coperte dalla configurazione di visione a scansione areale.

Superficie inferiore del coperchio del cilindro

La superficie inferiore viene ispezionata per:

• Graffi
• Crepe
• Segni d’urto
• Difetti all'interno delle aree specificate della fascia di tenuta

Le regioni di ispezione possono essere definite nel software di visione in base alla geometria effettiva della testata del cilindro e ai criteri di qualità definiti dal cliente.

3. Perché utilizzare una fotocamera a scansione lineare 8K?

La scelta tra imaging a scansione lineare e a scansione areale deve basarsi su geometria dell'ispezione e moto relativo , non semplicemente la risoluzione della telecamera.

Per una superficie di tenuta allungata, una telecamera a scansione d’area potrebbe richiedere più immagini per coprire l’intera area da ispezionare. Queste immagini potrebbero quindi necessitare di essere allineate o assemblate insieme.

Ciò può aumentare la complessità del sistema e introdurre ulteriori fattori da considerare, quali:

• Sovrapposizione delle immagini
• Coerenza della luminosità
• Posizionamento della telecamera
• Precisione di accoppiamento
• Tempo di ciclo dell'ispezione

Una telecamera a scansione lineare acquisisce la superficie una linea alla volta mentre il pezzo in lavorazione e la telecamera si muovono l’uno rispetto all’altra. L’immagine risultante può rappresentare una striscia continua di ispezione.

Il principio fondamentale è:

Ampia area di ispezione continua → moto relativo controllato → acquisizione dell’immagine riga per riga.

Per le superfici di tenuta delle teste dei cilindri, questo approccio può fornire un metodo efficiente per ottenere una copertura immagine continua e ad alta risoluzione.

Le prestazioni effettive della scansione lineare dipendono comunque da fattori quali la stabilità del moto, la risoluzione ottica, l’illuminazione, la distanza tra telecamera e pezzo in lavorazione e le dimensioni minime dei difetti da rilevare.

4. Configurazione hardware

L’apparecchiatura citata combina imaging a scansione lineare e a scansione d’area.

Sistema di immagine

• fotocamera a scansione lineare da 8K: 1 unità
• fotocamera a scansione areale da 12 MP: 1 unità
• Sorgente luminosa per scansione lineare: 1 Set
• Illuminazione a Anello: 1 Set

La fotocamera a scansione lineare da 8K è utilizzata principalmente per la superficie di tenuta lunga, mentre la fotocamera a scansione areale copre le altre zone di ispezione.

Posizionamento robotico

I robot collaborativi possono essere configurati con marchi tra cui:

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

Il robot posiziona la fotocamera in base al percorso di ispezione programmato e alla geometria del pezzo.

Funzioni di visione e dati

Il sistema integra:

• Lettura codici
• Ispezione Visiva di Macchine
• Algoritmi di apprendimento approfondito
• Tracciabilità delle ispezioni
• Analisi dei dati
• Visualizzazione remota

Ciò consente di associare i risultati dell’ispezione a singoli pezzi per l’analisi qualitativa successiva e la tracciabilità.

5. Specifiche Tecniche

Le seguenti specifiche si basano sulle informazioni sul prodotto pubblicamente disponibili per il sistema indicato.

Voce	Specifiche
Applicazione	Veicoli commerciali, veicoli passeggeri, inclusi i veicoli a energia nuova (NEV)
Pezzi in lavorazione	Componenti del gruppo motopropulsore a energia nuova; componenti del gruppo motopropulsore diesel e a benzina
Ciclo di ispezione pubblicato	3,5 minuti
Telecamera a scansione lineare	8K × 1
Telecamera a scansione di area	12 MP × 1
Luce a scansione di linea	1 Set
Luce ad anello	1 Set
PC industriale	Advantech
Opzioni robot	Elite, SIASUN, Han's Robot, JAKA
Tecnologia di ispezione	Visione artificiale + apprendimento profondo
Funzioni	Lettura codici, ispezione, tracciabilità, analisi dati e visione remota

Il il ciclo di 3,5 minuti è un valore applicativo pubblicato , non una garanzia universale del tempo di ciclo. Il tempo di ciclo effettivo deve essere valutato in base al design della testata cilindri, alla copertura dell’ispezione, ai movimenti del robot e ai requisiti di acquisizione ed elaborazione delle immagini.

6. Considerazioni chiave per la selezione

6.1 Controllo del moto relativo per l’ispezione a scansione lineare

L’imaging a scansione lineare si basa su un movimento relativo controllato tra fotocamera e pezzo.

Il progetto del sistema deve quindi considerare:

• Stabilità della velocità del nastro trasportatore o del posizionamento
• Precisione del movimento del robot
• Posizionamento del pezzo in lavorazione
• Distanza tra telecamera e pezzo in lavorazione
• Sincronizzazione dell’attivazione
• Velocità di acquisizione delle immagini

Un movimento instabile può influenzare la geometria delle immagini e la coerenza dell’ispezione.

6.2 Quantificare i difetti rilevati e quelli incassati

I criteri di ispezione devono definire limiti misurabili per i difetti rilevati e quelli incassati.

Ad esempio:

• Altezza massima accettabile
• Profondità massima accettabile
• Area minima rilevabile
• Lunghezza del difetto
• Localizzazione difetto

È necessario preparare campioni rappresentativi di esito positivo (OK) e negativo (NG) per lo sviluppo e la convalida dell’algoritmo.

6.3 Definire chiaramente la zona della fascia di sigillatura

La fascia di sigillatura è una delle aree di ispezione più importanti.

I suoi confini devono essere definiti in modo chiaro nel software di visione per evitare:

• Difetti non rilevati nelle vicinanze del confine di ispezione
• Allarmi falsi provenienti da aree non critiche
• Classificazione errata di caratteristiche normali del bordo

6.4 Pianificare i percorsi robotici per più modelli

Quando sulla stessa linea vengono prodotti diversi modelli di testata cilindri, ciascun modello potrebbe richiedere un percorso di ispezione differente.

Il sistema deve quindi tenere in considerazione:

• Identificazione automatica del modello
• Cambio programma
• Tempo di cambio del percorso del robot
• Differenze nell’area di ispezione
• Posizionamento della telecamera
• Espansione futura ai nuovi modelli

7. Ispezione basata sull’apprendimento profondo delle superfici lavorate della testata cilindri

Le superfici lavorate della testata cilindri possono presentare difetti con caratteristiche visive sostanzialmente diverse.

Il sistema citato combina la visione artificiale con algoritmi di apprendimento approfondito per supportare regioni di ispezione configurabili e la classificazione dei difetti.

Le prestazioni effettive dell’algoritmo dipendono fortemente dalla qualità del database di esempi.

Un progetto pratico dovrebbe includere esempi rappresentativi di:

• Graffi
• Crepe
• Dentature
• Difetti rilevati
• Segni d’urto
• Segni normali di lavorazione
• Variazioni superficiali accettabili

Le caratteristiche normali di lavorazione sono particolarmente importanti perché il sistema di visione deve distinguere le caratteristiche legittime della produzione dai difetti qualitativi reali.

8. Capacità di ispezione mediante visione artificiale di Big Bird Industrial

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), in precedenza Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., fornisce soluzioni integrate per la pulizia industriale di precisione e per la visione artificiale applicate ai settori automobilistico e della produzione di precisione.

Il suo business relativo alla visione artificiale copre sei aree specializzate:

• Orient See — ispezione dimensionale e geometrica
• Surface See — ispezione dei difetti superficiali
• Assemblaggio Visualizza — ispezione in fase di assemblaggio e poka-yoke
• Interno Visualizza — ispezione dei fori interni e delle pareti interne
• Verniciatura Visualizza — ispezione dei difetti superficiali della vernice
• Algoritmo e piattaforma software — algoritmi e software per la visione artificiale

Per le teste cilindro lavorate, Surface See può essere configurato per ispezionare le superfici di tenuta, le zone di appoggio dei bulloni e altre aree critiche lavorate, secondo i criteri di difetto del cliente e il takt time produttivo.

Possono inoltre essere integrate funzioni di lettura codici e tracciabilità per collegare i risultati dell’ispezione a singoli pezzi.

FAQ

Perché utilizzare una telecamera a scansione lineare invece di una telecamera a scansione areale?

La superficie di tenuta della testa cilindro è un’area di ispezione lunga e continua. Una telecamera a scansione area potrebbe richiedere più immagini per coprire l’intera zona, seguite da allineamento o composizione delle immagini.

Una telecamera a scansione linea acquisisce la superficie in modo continuo, riga per riga, durante il moto relativo tra telecamera e pezzo. Ciò la rende particolarmente adatta ad aree di ispezione allungate.

Perché i difetti rilevati in rilievo sono importanti sulle superfici di tenuta?

Un difetto rilevato può creare un punto locale rialzato tra le superfici di accoppiamento. Durante il montaggio, ciò potrebbe influenzare la compressione della guarnizione o generare un carico locale non uniforme.

La soglia effettiva di accettazione deve essere determinata in base ai requisiti ingegneristici del cliente e convalidata utilizzando campioni rappresentativi OK e NG.

Un ciclo di ispezione di 3,5 minuti è troppo lento per una linea di lavorazione?

Il sistema di riferimento è progettato per ispezione a fine linea , quindi il suo tempo di ciclo non deve necessariamente corrispondere al tempo di ciclo di ogni operazione a monte.

Se è richiesto un takt più breve, possibili approcci includono:

• Stazioni di ispezione in parallelo
• Percorsi robotizzati ottimizzati
• Unità di acquisizione immagini aggiuntive
• Elaborazione parallela delle immagini
• Riduzione dei movimenti superflui del robot

Prima della selezione finale dell’attrezzatura, va eseguita un’analisi completa del tempo di ciclo.

Per quanto tempo è possibile conservare le immagini dei difetti?

Il sistema fornisce funzioni di tracciabilità, analisi dati e visione remota. Il tempo effettivo di conservazione delle immagini dipende dalla configurazione di archiviazione e dai requisiti di gestione della qualità in fabbrica.

Per le applicazioni produttive, la specifica tecnica deve definire i seguenti elementi:

• Periodo di conservazione delle immagini
• Capacità di immagazzinamento
• Formato dati
• Metodo di recupero
• Associazione tra pezzo lavorato e immagine
• Strategia di backup

Conclusione

L’ispezione finale della testata del cilindro richiede più che semplicemente verificare se una superficie lavorata appare visivamente accettabile.

Per le superfici critiche di tenuta e di contatto, il sistema di ispezione deve integrare una tecnologia di acquisizione immagini adeguata, un movimento stabile, un’illuminazione controllata, aree di ispezione chiaramente definite e una classificazione affidabile dei difetti .

La soluzione citata integra una telecamera a scansione lineare da 8K, una telecamera a scansione area da 12 MP, un’illuminazione dedicata e un posizionamento robotico collaborativo , insieme a funzioni di visione artificiale, apprendimento profondo e tracciabilità.

Per superfici di tenuta lunghe, l'acquisizione a scansione lineare fornisce un approccio pratico per ispezioni continue ad alta risoluzione. L'acquisizione a scansione area può quindi essere utilizzata per altre regioni localizzate da ispezionare.

Con un ciclo di ispezione pubblicato di 3,5 minuti , il sistema offre una soluzione configurabile per l'ispezione finale dei difetti su testate cilindro lavorate. Il takt finale, la configurazione ottica e i criteri di ispezione devono essere definiti in base al particolare pezzo in lavorazione e ai requisiti produttivi.