Sylinderhode sluttkontroll for feil: Linjeskanningsvisjon for tetningsflater og bunnflater

Oversikt

Etter bearbeiding må sylinderhoder gjennomgå en endelig kvalitetskontroll før de forlater produksjonslinjen og går inn i lager eller montering. Viktige kontrollområder inkluderer tetningsflaten på sylinderhodet, boltholdoverflater og bunnen på sylinderhodet.

Big Bird Industrial sin løsning for end-of-line-inspeksjon av sylindriske hodener kombinerer en 8K linjeskanningskamera, en flateskanningskamera, dedisert belysning og samarbeidende robotposisjonering for å inspisere skraper, hevede feil, dekker, sprekker og påvirkningsmerker på kritiske maskinerte overflater.

Det refererte systemet har en publisert inspeksjonsperiode på 3,5 minutter per arbeidsstykke, mens den faktiske perioden kan justeres i henhold til utformingen av sylindriske hodener og inspeksjonskravene.

1. Hvorfor fokuserer end-of-line-inspeksjon av sylindriske hodener på tettingsflater

Inspeksjonsstadiet etter bearbeiding og før sylindriske hodener forlater produksjonslinjen er en viktig siste kvalitetskontroll.

For den refererte anvendelsen er tre områder de primære inspeksjonstargetene:

• Tettende overflate på sylindertoppskapsel
• Støtteflater for sylindriske hode-bolter
• Sylinderhovudbunnflate

Disse områdene har en viktig felles egenskap: De er kontakt-, monterings- eller tetningsflater som må passe nøyaktig med pakninger, deksler eller motorkarossen under montering.

Selv relativt små overflatefeil kan påvirke kontakten mellom sammenkoblede komponenter.

Hevede feil krever spesiell oppmerksomhet

Av de ulike feiltyper krever hevede feil – som f.eks. kantutstikk eller lokal materialeopphoping – spesiell oppmerksomhet.

I motsetning til en innsjunkning, som skaper en lokal forsenkning, kan en hevet feil skape et lokalt høydepunkt under montering. Når skruer strammes, kan dette føre til ujevn lokal belastning og potensielt påvirke pakningens kompresjon.

Av denne grunnen bør inspeksjonskriteriene tydelig definere akseptabel høyde, størrelse og plassering av hevede feil, basert på kundens tekniske krav.

2. Inspeksjonsløsning: 8K linjeskanningskamera + arealskanningskamera

Det refererte sylindertopp-inspeksjonssystemet kombinerer to bildeoppfangstmetoder for å tilpasse seg ulike inspeksjonsgeometrier.

Tettende overflate på sylindertoppskapsel

Den tettende overflaten inspiseres for:

• Skraper
• Forhøyede feil
• Denter
• Sprukker
• Slagmerker

Siden tettningsområdet er langt og relativt smalt, brukes en 8K linjeskanningskamera sammen med en dedikert linjeskanningslysquelle.

I stedet for å fange hele området i ett konvensjonelt bilde, skanner linjeskanningskameraet overflaten linje for linje mens arbeidsstykket og kameraet beveger seg i forhold til hverandre.

Dette gjør linjeskanning spesielt egnet for lange, kontinuerlige inspeksjonsområder.

Skruunderlagsflater

Skruunderlagsflatene på sylindertoppen inspiseres for:

• Overflatekratser
• Sprukker
• Slagmerker

Disse områdene inspiseres ved hjelp av konfigurasjonen for arealskanning.

Sylinderhovudbunnflate

Bunnflata vert inspisert for:

• Skraper
• Sprukker
• Slagmerker
• Feil innanfor spesifiserte tettingsbandområde

Inspeksjonsområdet kan justerast i samsvar med den faktiske sylinderhovudgeometrien og kundedefinerte kvalitetskriterium.

3. Hardware-konfigurasjon

Systemet kombinerer høgoppløysande linjeskanningsavbilding med konvensjonell flateskanningsavbilding.

Avbildningssystem

• 8K linjeskanningskamera: 1 eining
• 12 MP flateskanningskamera: 1 eining
• Linjeskanningslys kjelde: 1 sett
• Ringlys: 1 sett

Det 8K linjeskanningskameraet vert primært nytta for den lange tettingsflata, medan det 12 MP flateskanningskameraet handterer andre inspeksjonsområde.

Robotisk posisjonering

Samarbeidsroboter kan konfigureres ved hjelp av merker inkludert:

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

Roboten plasserer bildesystemet på ulike inspeksjonslokasjoner i henhold til den programmerte inspeksjonsbanen.

Syns- og datafunksjoner

Systemet integrerer:

• Avlesning av koder
• Maskinbasert inspeksjon
• Algoritmer basert på dyp læring
• Sporbarhet ved inspeksjon
• Dataanalyse
• Fjernvisning

Dette gjør det mulig å knytte inspeksjonsresultater til enkelte arbeidsstykker og lagre dem for senere kvalitetsanalyse.

4. Tekniske spesifikasjoner

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

Syklustiden på 3,5 minutter er en publisert anvendelsesverdi. Den faktiske takt-tiden bør beregnes ut fra arbeidsstykkets geometri, inspeksjonsområder, robotbevegelser samt krav til bildekvalitet og -behandling.

5. Hvorfor bruke en linjescannerkamera for tettingsflater på sylinderekroner?

Et viktig trekk ved denne løsningen er bruken av en 8K linjescannerkamera i stedet for å være helt avhengig av arealscannerkameraer.

Tettingsflaten er vanligvis et langt og smalt inspeksjonsområde. Med et arealscannerkamera må systemet kanskje ta bilder av flere deler og sette dem sammen.

Dette kan føre til ekstra krav til:

• Kameraplassering
• Bildestøting
• Overlappende områder
• Konsistens i belysning
• Inspeksjonssyklustid

En linjescannkamera fanger i stedet opp overflaten kontinuerlig, linje for linje, mens arbeidsstykket beveger seg i forhold til avbildningssystemet.

For denne typen kontinuerlig overflate er det ikke bare kamerats megapixel som er avgjørende. Avbildningsmetoden må tilpasse seg geometrien og bevegelsen til inspeksjonsområdet.

Et 8K-linjescannkamera kan derfor gi en effektiv løsning for lange forseglingsflater der kontinuerlig, høyoppløselig bildeinnhenting er nødvendig.

6. Viktige vurderinger ved valg

6.1 Stabiliser relativ bevegelse

Linjescannavbildning er følsom for relativ bevegelse mellom kamera og arbeidsstykke.

Under systemdesign skal prosjektet vurdere:

• Stabilitet i transportbånd- eller posisjoneringshastighet
• Robotbevegelsers stabilitet
• Nøyaktighet i posisjonering av arbeidsstykket
• Avstand mellom kamera og arbeidsstykke
• Synkronisering mellom bevegelse og bildekjøp

Ustabile bevegelser kan påvirke bildeforstørrelse og konsekvenser for inspeksjon.

6.2 Kvantifiser kriterier for hevede og senkede feil

Uttrykk som «hevet feil» eller «deformasjon» er ikke tilstrekkelige som tekniske akseptkriterier.

Inspeksjonsspesifikasjonen bør definere målbare terskler, for eksempel:

• Feilhøyde
• Feildybde
• Feilområde
• Feillengde
• Feilplassering

Representative OK- og NG-prøver bør også forberedes for algoritmetrening og -validering.

6.3 Definer tydelig inspeksjonsområdet for tettningsbåndet

Tettningsbåndet er et kritisk inspeksjonsområde.

Grensene dens bør defineres tydelig i visjonssystemet slik at:

• Relevante feil ikke går ubemerket
• Ikke-kritiske områder ikke genererer unødvendige alarmmeldinger
• Kantegenskaper ikke feilaktig klassifiseres som feil

6.4 Planlegg robotbaner for flere sylinderekthodemodeller

Hvis ulike sylinderekthodemodeller deler samme produksjonslinje, må robotinspeksjonsbanen tilpasses hver modell.

Prosjektet bør derfor vurdere:

• Modellidentifikasjon
• Automatisk programbytte
• Robotbanens byttetid
• Kameraplassering
• Forskjeller i inspeksjonsområder
• Utvidelse til fremtidige modeller

7. Dyplæringbasert bildeanalyse for inspeksjon av bearbeidede overflater

Bearbeidede sylinderekthodeoverflater kan inneholde feil med ulike former, størrelser og visuelle egenskaper.

Det refererte systemet kombinerer maskinvision med dyplæringbaserte inspeksjonsalgoritmer, slik at ulike inspeksjonsområder og feilkriterier kan konfigureres i henhold til arbeidsstykket.

For et praktisk prosjekt avhenger algoritmens ytelse sterkt av kvaliteten og mengden trening- og valideringsprøver.

Prøvebiblioteket bør inneholde representativt utvalg av:

• Skraper
• Sprukker
• Denter
• Forhøyede feil
• Slagmerker
• Normalt maskinfremstilte trekk
• Overflatevariasjoner som ikke skal klassifiseres som feil

Dette er spesielt viktig for tettingsflater, der lovlige maskinfremstilte trekk og faktiske feil kan ha relativt like visuelle egenskaper.

8. Big Bird Industrials maskinvisioninspeksjonsmuligheter

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), tidligere Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., leverer integrerte løsninger for presis industriell rengjøring og maskinvision for bilindustri og presisjonsproduserende applikasjoner.

Virksomheten innen maskinvision dekker seks spesialiserte områder:

• 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 – algoritmer for maskinvision og programvare

For bearbeidede sylinderekroner kan Surface See konfigureres for inspeksjon av tetningsflater, støtteflater og andre bearbeidede områder i henhold til kundens krav til feil og produksjonstakt.

Utstyret kan også integreres med funksjoner for lesing av koder og sporbarehet for å koble inspeksjonsresultater til enkelte arbeidsstykker.

Ofte stilte spørsmål

Hvorfor bruke en linjescannkamera i stedet for en arealscannkamera?

Tetningsflaten på sylinderekronen er et relativt langt og sammenhengende inspeksjonsområde. En arealscannkamera kan kreve flere bilder og bildestøting for å dekke hele området.

En linjescannkamera fanger overflaten kontinuerlig inn mens arbeidsstykket beveger seg, noe som gjør den egnet for lange striplignende flater der konsekvent bilddannelse og kontinuerlig dekning er viktig.

Hvorfor er hevede feil spesielt viktige på tetningsflater?

En hevet feil kan skape et lokalt høydepunkt mellom sammenkoblede flater. Under montering kan dette føre til ujevn pakningstetning eller lokal belastning.

Den faktiske akseptgrensen bør fastsettes ut fra kundens tekniske krav og verifiseres ved hjelp av representative OK/NG-prøver.

Er en inspeksjonsperiode på 3,5 minutter for langsom for en maskineringsserie?

Den omtalte anvendelsen er posisjonert som en sluttinspeksjonsprosess, så dens takt trenger ikke nødvendigvis å matche maskineringscyklusen for hver enkelt forrige operasjon.

Hvis en kortere takt kreves, kan følgende alternativer vurderes:

• Parallelle inspeksjonsstasjoner
• Optimaliserte robotbaner
• Ekstra bilddanningsenheter
• Redusert inspeksjonsbevegelse
• Parallellisert bildebehandling

Den endelige konfigurasjonen bør fastsettes gjennom en fullstendig syklustidsanalyse.

Hvor lenge kan inspeksjonsbilder lagres?

Systemet gir sporbarhet, dataanalyse og fjernvisningsfunksjoner. Den faktiske bildelagringsperioden avhenger av lagerkapasiteten og kravene til kvalitetsstyring i fabrikken.

For produksjonsapplikasjoner bør den tekniske avtalen spesifisere:

• Bildelagringsperiode
• Oppbevaringsformat
• Datavolumet
• Metode for henting
• Sporbarhet mellom arbeidsstykke og bilde
• Krav til sikkerhetskopi

Konklusjon

Ende-av-linjen-inspeksjon av sylindriske hodet krever mer enn bare å sjekke om en bearbeidet overflate ser akseptabel ut.

For tetting av overflater og andre kritiske maskinerte områder må inspeksjonssystemet gi stabil bilddannelse, passende belysning, nøyaktig definisjon av inspeksjonsområde og pålitelig klassifisering av feil.

Den refererte løsningen kombinerer en 8K linjeskanningskamera, en 12 MP arealskanningskamera, dedikert belysning og robotposisjonering, samt maskinvision, dyp læring og sporbarehetsfunksjoner.

For lange tettingsflater gir linjeskanningsbilde en praktisk måte å oppnå kontinuerlig høyoppløselig inspeksjon. For andre flater og lokale inspeksjonsområder gir arealskanningsbilde fleksibel dekning.

Med den publiserte inspeksjonsperioden på 3,5 minutter tilbyr systemet en konfigurerbar tilnærming til kvalitetsinspeksjon av sylinderekker ved linjeavslutning, der endelig takt og inspeksjonskriterier fastsettes ut fra det spesifikke arbeidsstykket og produksjonskravene.