Inspeksjon av feil på krumtakts overflate: Fulldekningens bildeinspeksjon av hoved- og stanglager med boroskopdeteksjon

Oversikt

Krumakslar er komplekse roterende komponenter med flere journaler, motvekter, flensområder, nøkkelrender og indre hull. Et pålitelig inspeksjonssystem må derfor dekke ikke bare synlige overflatefeil, men også dype eller indre områder som ikke kan inspiseres effektivt med konvensjonelle eksterne kameraer.

Big Bird Industrial sin løsning for visuell inspeksjon av krumaksel kombinerer flere flatekameraer, tilpassede boroskoper, robotposisjonering, maskinvision basert på dyp læring og sporbarhet av koder. Systemet er utformet for å inspisere overflatefeil på krumaksler, bekrefte gjennomtrengning av lettehull i motvekter, oppdage fremmedlegemer inne i sentralhull og lese produktidentifikasjonskoder.

For den nevnte anvendelsen er den publiserte inspeksjonsperioden 48 sekunder, mens den faktiske takt-tiden kan justeres etter verkstykke og inspeksjonskrav.

1. Hvorfor krumakselinspeksjon er utfordrende

Krumakselen er en kjernekomponent i kraftoverføringssystemet og ansvarlig for å omforme svingende pistobevegelse til roterende utgang. Geometrien er svært tredimensjonal, med hovedlager og stanglager fordelt langs akselen og forbundet via krumme bueplater og motvekter.

Avhengig av krumakseldesignet kan inspeksjonen omfatte:

• Hovedlager
• Stanglager
• Lange lager
• Flenslager
• Flensflater
• Sporer
• Sentrumhull
• Lettehull i masseskive
• Små endeflater

Selv om mange av disse områdene har lignende metallflater, kan potensielle feil variere betydelig. Typiske inspeksjonsmål inkluderer:

• Slagmerker
• Skraper
• Flekker
• Slitasjemarker
• INKLUDERINGER
• Sprukker
• Svart skala eller svart skinne-områder
• Manglende materialer
• Olje- eller vannforurensning

Utfordringen blir større fordi en krumtaksel er en roterende komponent med flere inspeksjonsvinkler. En konvensjonell stasjon med faste kameraer gir kanskje ikke tilstrekkelig dekning av alle nødvendige flater. Inspeksjonssystemet må derfor ha koordinert bevegelse og bildeinnsamling fra flere vinkler.

Sidetransmisjon gjennom lettehull i masseskive

Én spesielt viktig inspeksjonsoppgave er sidetransmisjon gjennom lettehull i masseskive.

Lysningshull er freset for å justere krumtaktsbalansen og redusere unødvendig masse. Hvis et hull går gjennom til en nærliggende overflate eller vegg, kan det påvirke lokal strukturell integritet og skape et potensielt område med spenningskonsentrasjon.

Siden denne feilen kan være vanskelig å identifisere ut fra et eksternt synspunkt, kan inspeksjon fra innsiden av hullet ved hjelp av en tilpasset endoskop gi en mer egnet oppdagelsesmetode.

2. Inspeksjonsløsning: Flere-kamera-syn + Tilpassede endoskoper

Krumtaktsinspeksjonssystemet bruker flere bildeoppfangstmetoder for å dekke både eksterne overflater og vanskelige interne områder.

Det publiserte inspeksjonsområdet inkluderer:

QR-kodeintegritet

Systemet sjekker om krumtakts QR-kode er fullstendig og lesbar, og gir grunnlag for produktidentifikasjon og sporbarhet i etterfølgende prosesser.

Sidetransmisjon gjennom lettehull i masseskive

Tilpassede endoskoper brukes til å inspisere den indre geometrien til lysningshull og identifisere unormale gjennomtrengninger inn i naboområder.

Fremmedlegemeoppdagelse i sentralhull

Den indre tilstanden i krumaksens sentralboring kan inspiseres for fremmedlegemer eller forurensning som ikke er synlig fra en ekstern kamera.

Inspeksjon av små endeflater

De små endeflatene på lange leierflater kan inspiseres for:

• Slagmerker
• Skraper
• Flekker
• Avslitasjon
• INKLUDERINGER
• Sprukker
• Svart skala
• Manglende materialer
• Olje- og vannforurensning

Flensinspeksjon

Flensområdet kan også inkluderes i visjonsinspeksjonsprogrammet for å identifisere angitte overflatefeil.

Leierflate- og nøkkelrilleinspeksjon

Systemet kan inspisere overflatene til:

• Hovedlager
• Stanglager
• Lange lager
• Flenslager
• Sporer

Denne flerområdetilnærmingen gjør det mulig å konfigurere inspeksjonsprogrammet i henhold til den faktiske krumaksgeometrien og kundedefinerte akseptkriterier.

3. Kamera og maskinvarekonfigurasjon

Det refererte systemet bruker en kombinasjon av høyoppløselige flatekameraer og tilpassede boroskoper.

Avbildningssystem

• flatekameraer på 5 MP: 2 enheter
• flatekameraer på 20 MP: 12 enheter
• Tilpassede boroskoper: 3 sett
• Lyskilder for stort område: 1 sett
• Stanglys: 2 sett

Eksterne kameraer gir høyoppløselig bildeavbildning av synlige krummeaksler, mens boroskopene utvider inspeksjonsmulighetene til områder som sentrumshull og lettvekts-hull.

Syn og kontroll

Systemet integrerer:

• QR-kodelesing
• Maskinbasert inspeksjon
• Algoritmer basert på dyp læring
• Sporbarhet ved inspeksjon
• Analyse av inspeksjonsdata
• Brukerdefinerte inspeksjonsområder
• Fjernvisning av inspeksjoner

Styringssystemet bruker to industrielle PC-er fra Advantech (AAEON) i henhold til den publiserte utstyrskonfigurasjonen.

Robotisk posisjonering

Konfigurasjoner av samarbeidsroboter kan bruke merker inkludert:

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

Robotten beveger det bildedannende systemet eller justerer inspeksjonsposisjonen i henhold til den programmerte inspeksjonsbanen.

4. Tekniske spesifikasjoner

Følgende spesifikasjoner er basert på offentlig tilgjengelig produktinformasjon for det nevnte inspeksjonssystemet.

Syklustiden på 48 sekunder er en publisert applikasjonsverdi, ikke en universell garanti for syklustid. Den faktiske syklustiden må beregnes ut fra krumtakts geometri, antall inspeksjonspunkter, kamerakonfigurasjon, robotbanen og de nødvendige inspeksjonskriteriene.

5. Viktige hensyn ved valg av visjonssystem for krumtaktsinspeksjon

5.1 Definer inspeksjonsobjekter etter plassering

Krumaksler inneholder mange inspeksjonsområder, og ulike områder kan ha ulike feilkriterier.

Før utstyrsdesign bør inspeksjonsspesifikasjonen tydelig definere:

• Hvilke flater som må inspiseres
• Hvilke feiltyper som må oppdages
• Akseptable og uakseptable forhold
• Nødvendig biloppløsning
• Om sporbarehet er påkrevd

Dette reduserer gjentatte justeringer av algoritmen under igangsattelse.

5.2 Vurdér tilgjengelighet til dype hull

For inspeksjon av fremmedlegemer i sentralhull og sidepenetreringsinspeksjon av lettethull er hovedspørsmålet ikke bare kamerats oppløsning.

Prosjektet bør vurdere:

• Hulldiameteren
• Hulle Dybde
• Indre geometri
• Tilgang til boreskop
• Nødvendig sevvinkel
• Belysningsforhold

En tilpasset boreskopkonfigurasjon kan være nødvendig når inspeksjonsområdet ikke kan observeres direkte av en ekstern kamera.

5.3 Behandle kodelesing som en egen ytelsesindikator

QR-kodeinspeksjon er direkte knyttet til produktsporbarhet.

Derfor bør kodelesing valideres uavhengig av feildeteksjon, inkludert:

• Lesesuksessrate
• Kodelokalisering
• Overflatebetingelse
• Kontrast
• Merkekvalitet
• Forholdet mellom kode-data og inspeksjonsresultater

5.4 Valider takt på 48 sekunder

Å inspisere mange områder innen én syklus krever parallell bildeinnsamling og optimalisert robotbevegelse.

Under systemintegrasjon bør syklustidsberegningen inkludere:

1. Materielllasting
2. Posisjonering
3. Robotbevegelse
4. Bildeinnsamling
5. Algoritmebehandling
6. Avlesning av koder
7. Resultatutskrift
8. Arbeidsstykkeutlasting

Den publiserte takt på 48 sekunder bør derfor behandles som en referanse for en spesifikk applikasjon, ikke som en fast verdi for hver enkelt krumaksel.

6. Dyplæring for visuell inspeksjon av flere typer krumakseldefekter

Krumakselinspeksjon omfatter defektkategorier med betydelig ulike visuelle egenskaper. En enkelt konvensjonell regelbasert bildebehandlingsmetode kan være utilstrekkelig for hvert inspeksjonsobjekt.

Den refererte løsningen bruker maskinvision basert på dyp læring sammen med inspeksjonsområder definert i henhold til ulike krumakselområder.

For praktiske prosjekter er det viktig med tilstrekkelig antall defektprøver både for trening og validering.

Dette er spesielt relevant for defekter som:

• INKLUDERINGER
• Svart skala
• Overflatekratser
• Slagmerker
• Avslitasjon
• Manglende materialer

Forberedelse av prøver er ofte en av de viktigste fasene i et maskinvisionprosjekt. Systemet krever representativt utvalg av både OK-produkter og ulike typer NG-forhold for å etablere pålitelige inspeksjonskriterier.

7. Big Bird Industrial sin maskinvisioninspeksjonskapasitet

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), tidligere Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., leverer integrerte løsninger innen presisjonsindustriell rengjøring og maskinvisioninspeksjon for bilindustri og presisjonsproduserende applikasjoner.

Maskinvisionvirksomheten er organisert rundt spesialiserte inspeksjonsområder, inkludert:

• Orient See — dimensjons- og geometrisk inspeksjon
• Surface See — overflatefeilinspeksjon
• Montering – inspeksjon av montering og poka-yoke
• Indre – inspeksjon av indre hull og indre vegger
• Maling – inspeksjon av feil på malingsoverflate
• Algoritme og programvareplattform — visjonsalgoritmer og programvaresystemer

For krumtakksapplikasjoner kan Surface See brukes til inspeksjon av eksterne overflatefeil, mens Inner See kan anvendes på inspeksjonskrav som omfatter indre hull og vanskelig tilgjengelige områder.

Denne kombinasjonen gjør det mulig å integrere ulike inspeksjonsteknologier i henhold til geometrien og kvalitetskravene til kraftoverføringskomponenten.

Ofte stilte spørsmål

Hvorfor må gjennomtrengning på siden av lettehull i motvekt oppdages?

Letthull brukes for å justere krumtakkens balanse og redusere unødvendig masse. Hvis bearbeiding fører til at et hull går gjennom til en nabovegg eller -overflate, kan den lokale konstruksjonen påvirkes, og området kan bli en potensiell stresskonsentrasjonszone.

Fordi feilen kanskje ikke er synlig fra utsiden av hullet, kan en boroskop brukes til å inspisere det indre området.

Kan ett visjonsalgoritme oppdage alle typer overflatefeil på krumtakst?

Ikke nødvendigvis.

Krumtakstfeil kan variere betraktelig i form, struktur, kontrast og plassering. Dyp-læringsalgoritmer kan konfigureres for ulike feilkategorier og inspeksjonsområder, men pålitelig ytelse avhenger sterkt av representativa trenings- og valideringsprøver.

Feil som inklusjoner og svart skala kan være spesielt avhengige av materiale- og overflateegenskaper, noe som gjør prøveinnsamling til en viktig del av prosjektet.

Kan virkelig 48 sekunder dekke så mange inspeksjonsområder?

Det refererte systemet bruker flere kameraer som opererer parallelt, der ulike kameraer er tildelt ulike inspeksjonsområder. Robotposisjonering kan også flytte bildedanningsystemet til nødvendige inspeksjonslokasjoner.

Den publiserte syklustiden på 48 sekunder gjelder for den nevnte applikasjonen. Den faktiske takt-tiden bør beregnes ut fra den spesifikke krumtappen, inspeksjonsdekningen, robotbanen og kravene til bildebehandling.

Kan olje- eller vannforurensning misfortolkes som en overflatefeil?

Ja, det er det.

Olje og vann kan skape refleksjoner, mørke områder eller andre visuelle mønstre som kan ligne visse overflatefeil. De er derfor oppført som spesifikke inspeksjonstarget i det nevnte systemet.

Bildealgoritmer kan bruke egenskaper som form og plassering til å skille mellom ulike forhold. Hvis imidlertid for mye olje eller vann forblir på arbeidsstykket, kan oppstrøms blåsing eller rengjøring redusere visuell forstyrrelse før inspeksjonen.

Konklusjon

Visuell inspeksjon av krumtapper er ikke bare et spørsmål om å montere en kamera med høy oppløsning. Den komplekse geometrien til krumtapper krever en kombinasjon av flervinklet bildeopptak, robotposisjonering, tilpassede boreskoper, dyp-læringsalgoritmer og funksjoner for sporbarhet.

For eksterne journaler, flensflater og nøkkelrender gir flerkamerasyner bred overflatedekning. For sentrumshull og motvektslett-hull gir inspeksjon med boroskop utvidet maskinsyn til områder som konvensjonelle eksterne kameraer ikke kan observere direkte.

For den nevnte anvendelsen gir systemet en publisert inspeksjonsyklus på 48 sekunder, der den endelige konfigurasjonen og takten bestemmes av den spesifikke krumtaktsgeometrien og inspeksjonskravene.