Inspekcja wad końcowa głowy cylindra: wizja liniowa do kontroli powierzchni uszczelniających i dolnych

Przegląd

Po obróbce mechanicznej głowy cylindra wymagają ostatecznej kontroli jakości przed opuszczeniem linii produkcyjnej i przekazaniem do magazynu lub montażu. Kluczowe obszary inspekcji obejmują powierzchnię uszczelniającą pokrywy głowy cylindra, powierzchnie podporowe śrub oraz dolną powierzchnię głowy cylindra.

Rozwiązanie Big Bird Industrial do inspekcji głowy cylindra na końcu linii produkcyjnej łączy liniową kamerę skanującą o rozdzielczości 8K, kamerę matrycową, dedykowane oświetlenie oraz pozycjonowanie robota współpracującego w celu wykrywania zadrapań, wypukłych wad, wgnieceń, pęknięć i śladów uderzeń na kluczowych powierzchniach frezowanych.

Cykl inspekcji w odniesieniu do opisanego systemu wynosi oficjalnie 3,5 minuty na przedmiot roboczy; rzeczywisty cykl można dostosować zgodnie z konstrukcją głowy cylindra oraz wymaganiami inspekcyjnymi.

1. Dlaczego inspekcja głowy cylindra na końcu linii produkcyjnej koncentruje się na powierzchniach uszczelniających

Etap inspekcji po frezowaniu i tuż przed opuszczeniem głowy cylindra linii produkcyjnej stanowi ważny końcowy punkt kontroli jakości.

W przypadku opisanego zastosowania trzy obszary są głównymi celami inspekcji:

• Powierzchnia uszczelniająca pokrywy głowy cylindra
• Powierzchnie podporowe śrub głowy cylindra
• Dolna powierzchnia głowy cylindra

Te obszary mają jedną ważną cechę wspólną: są to powierzchnie styku, montażu lub uszczelniania, które podczas montażu muszą prawidłowo pasować do uszczelek, pokryw lub bloku silnika.

Nawet stosunkowo niewielkie wady powierzchni mogą wpływać na warunki styku między pasującymi elementami.

Wady wypukłe wymagają szczególnej uwagi

Spośród różnych typów wad szczególnie uwagę zasługują wady wypukłe, takie jak wyrostki przypominające zgrzebiny lub lokalne nagromadzenia materiału.

W przeciwieństwie do wgniecenia, które tworzy lokalne zagłębienie, wada wypukła może podczas montażu spowodować powstanie lokalnego punktu wypukłego. Podczas dokręcania śrub może to prowadzić do nieregularnego obciążenia lokalnego i potencjalnie wpłynąć na kompresję uszczelki.

Z tego powodu kryteria inspekcji powinny jednoznacznie określać dopuszczalną wysokość, rozmiar i położenie wad wypukłych zgodnie z wymaganiami inżynierskimi klienta.

2. Rozwiązanie inspekcyjne: liniowa kamera 8K + kamera matrycowa

Odniesiony system inspekcji głowy cylindra łączy dwie metody obrazowania, aby dopasować się do różnych geometrii inspekcji.

Powierzchnia uszczelniająca pokrywy głowy cylindra

Powierzchnia uszczelniająca jest inspekcyjna pod kątem:

• Szczyny
• Wystających wad
• Wgniecenia
• Tropy
• Śladów uderzeń

Ponieważ obszar uszczelniający jest długi i stosunkowo wąski, stosowana jest kamera linijkowa o rozdzielczości 8K w połączeniu ze specjalnym źródłem światła linijkowego.

Zamiast przechwytywać cały obszar w jednym tradycyjnym obrazie, kamera linijkowa pozyskuje powierzchnię linia po linii, podczas gdy przedmiot inspekcyjny i kamera poruszają się względem siebie.

Dzięki temu obrazowanie linijkowe jest szczególnie odpowiednie dla długich, ciągłych obszarów inspekcji.

Powierzchnie oporowe śrub

Powierzchnie oporowe śrub głowy cylindra są inspekcyjne pod kątem:

• Zarysowania powierzchniowe
• Tropy
• Śladów uderzeń

Te obszary są inspekcyjne przy użyciu konfiguracji widzenia z przeszukiwaniem powierzchniowym.

Dolna powierzchnia głowy cylindra

Dolna powierzchnia jest inspekcjonowana pod kątem:

• Szczyny
• Tropy
• Śladów uderzeń
• Wad w określonych obszarach pasów uszczelniających

Obszar inspekcji można skonfigurować zgodnie z rzeczywistą geometrią głowy cylindra oraz kryteriami jakościowymi zdefiniowanymi przez klienta.

3. Konfiguracja sprzętu

System łączy obrazowanie wysokiej rozdzielczości z wykorzystaniem skanowania liniowego z konwencjonalnym obrazowaniem skanowania powierzchniowego.

System obrazowania

• kamera skanująca liniowo o rozdzielczości 8K: 1 sztuka
• kamera skanująca powierzchniowo o rozdzielczości 12 MP: 1 sztuka
• Źródło światła do skanowania liniowego: 1 zestaw
• Światło pierścieniowe: 1 zestaw

Kamera skanująca liniowo o rozdzielczości 8K służy głównie do długiej powierzchni uszczelniającej, natomiast kamera skanująca powierzchniowo o rozdzielczości 12 MP obsługuje pozostałe obszary inspekcji.

Robotyczne pozycjonowanie

Roboty współpracujące można konfigurować przy użyciu marek takich jak:

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

Robot pozycjonuje system obrazowania w różnych lokalizacjach inspekcji zgodnie z zaprogramowaną ścieżką inspekcji.

Funkcje wizyjne i danych

System integruje:

• Odczyt kodów
• Inspekcja za pomocą wizji maszynowej
• Algorytmy uczenia głębokiego
• Śledzalność kontroli jakości
• Analiza danych
• Zdalne przeglądanie

To pozwala powiązać wyniki inspekcji z poszczególnymi elementami roboczymi i przechowywać je w celu późniejszej analizy jakości.

4. Dane techniczne

Poniższe specyfikacje opierają się na publicznie dostępnych informacjach produktowych dotyczących wymienionego systemu.

Cykl 3,5 minuty to opublikowana wartość zastosowania. Rzeczywisty czas taktu należy obliczyć zgodnie z geometrią detalu, obszarami inspekcji, ruchem robota oraz wymaganiami dotyczącymi pozyskiwania i przetwarzania obrazów.

5. Dlaczego do powierzchni uszczelniających głowy cylindra stosuje się kamerę skanującą liniowo?

Kluczową cechą tego rozwiązania jest użycie kamery skanującej liniowo o rozdzielczości 8K zamiast całkowitego polegania na kamerach skanujących powierzchniowo.

Powierzchnia uszczelniająca stanowi zazwyczaj długi, wąski obszar inspekcji. W przypadku kamery skanującej powierzchniowo system może wymagać wykonania wielu zdjęć poszczególnych sekcji i połączenia ich w jeden obraz.

Może to stwarzać dodatkowe wymagania dotyczące:

• Położenia kamery
• Łączenia obrazów
• Obszary nachodzące
• Spójnością oświetlenia
• Czas cyklu inspekcji

Zamiast tego kamera skaningowa liniowo rejestruje powierzchnię w sposób ciągły, linia po linii, podczas gdy przedmiot przesuwa się względem systemu obrazowania.

W przypadku tego typu powierzchni ciągłej kluczowym czynnikiem nie jest po prostu liczba megapikseli kamery. Metoda obrazowania musi być dopasowana do geometrii i ruchu obszaru inspekcji.

Kamera skaningowa liniowo o rozdzielczości 8K może zatem stanowić efektywne rozwiązanie dla długich powierzchni uszczelniania, gdzie wymagane jest ciągłe pozyskiwanie obrazów o wysokiej rozdzielczości.

6. Kluczowe kwestie związane z doborem

6.1 Stabilizacja ruchu względnego

Obrazowanie liniowe jest wrażliwe na ruch względny pomiędzy kamerą a przedmiotem.

W trakcie projektowania systemu projekt powinien ocenić:

• Stabilność prędkości taśmy transportowej lub pozycjonowania
• Stabilność ruchu robota
• Dokładność pozycjonowania przedmiotu
• Odległość pomiędzy kamerą a przedmiotem pomiaru
• Synchronizacja ruchu i pozyskiwania obrazu

Niestabilny ruch może wpływać na skalowanie obrazu oraz spójność inspekcji.

6.2 Określenie kryteriów defektów wypukłych i wklęsłych

Terminy takie jak «defekt wypukły» lub «wgniecenie» nie są wystarczające jako kryteria inżynierskie akceptacji.

Specyfikacja inspekcji powinna określać mierzalne progi, takie jak:

• Wysokość defektu
• Głębokość defektu
• Powierzchnia defektu
• Długość defektu
• Lokalizacja wad

Przygotować należy również reprezentatywne próbki OK i NG do uczenia i walidacji algorytmu.

6.3 Jednoznaczne określenie obszaru kontroli pasma uszczelniającego

Pasmo uszczelniające jest kluczowym obszarem kontroli.

Jego granice należy jednoznacznie określić w oprogramowaniu wizyjnym, aby:

• Nie przegapić istotnych wad
• Obszary nieistotne nie generowały niepotrzebnych alarmów
• Cechy krawędziowe nie były błędnie klasyfikowane jako wady

6.4 Zaplanowanie ścieżek robota dla wielu modeli główek cylindrowych

Jeśli różne modele główek cylindrowych współdzielą tę samą linię produkcyjną, ścieżka inspekcji robota musi zostać dopasowana do każdego modelu.

W związku z tym projekt powinien ocenić:

• Identyfikacja modelu
• Automatyczne przełączanie programów
• Czas przełączania trasy robota
• Położenia kamery
• Różnice w obszarach inspekcji
• Rozszerzenie na przyszłe modele

7. Wizja oparta na uczeniu głębokim do inspekcji powierzchni frezowanych

Powierzchnie frezowanych główek cylindrowych mogą zawierać wady o różnych kształtach, rozmiarach i cechach wizualnych.

Odniesiony system łączy wizję maszynową z algorytmami inspekcji opartymi na uczeniu głębokim, umożliwiając konfigurowanie różnych obszarów inspekcji oraz kryteriów wykrywania wad zgodnie z rodzajem przedmiotu obrabianego.

W praktycznym projekcie wydajność algorytmu zależy w dużym stopniu od jakości i liczby próbek treningowych oraz walidacyjnych.

Biblioteka próbek powinna obejmować reprezentatywne przykłady:

• Szczyny
• Tropy
• Wgniecenia
• Wystających wad
• Śladów uderzeń
• Normalnych cech frezowania
• Wariacje powierzchni, które nie powinny być klasyfikowane jako wady

Jest to szczególnie istotne w przypadku powierzchni uszczelniających, gdzie prawidłowe cechy obróbkowe i rzeczywiste wady mogą mieć stosunkowo podobne cechy wizualne.

8. Możliwości inspekcji wizyjnej przemysłowej firmy Big Bird Industrial

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), dawniej Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., dostarcza zintegrowanych rozwiązań do precyzyjnego czyszczenia przemysłowego oraz inspekcji wizyjnej dla zastosowań motocyklowych i precyzyjnej produkcji przemysłowej.

Działalność firmy w zakresie inspekcji wizyjnej obejmuje sześć specjalistycznych obszarów:

• Orient See — kontrola wymiarów i geometrii
• Surface See — kontrola wad powierzchni
• Assembly See — kontrola montażu i poka-yoke
• Inner See — kontrola otworów wewnętrznych i ścianek wewnętrznych
• Paint See — kontrola wad powierzchni malowanych
• Platform algorytmów i oprogramowania — algorytmy widzenia maszynowego i oprogramowanie

Dla główek cylindrowych wykonanych skrawaniem system Surface See można skonfigurować do kontroli powierzchni uszczelniających, powierzchni podporowych oraz innych obszarów wykonanych skrawaniem zgodnie z kryteriami defektów klienta i taktami produkcji.

Urządzenie można również zintegrować z funkcjami odczytu kodów i śledzenia, aby połączyć wyniki kontroli z poszczególnymi elementami roboczymi.

Często zadawane pytania

Dlaczego stosuje się kamerę linijkową zamiast kamery macierzowej?

Powierzchnia uszczelniająca główki cylindrowej stanowi stosunkowo długi i ciągły obszar kontroli. Kamera macierzowa może wymagać kilku zdjęć oraz łączenia obrazów w celu pokrycia całego obszaru.

Kamera linijkowa rejestruje powierzchnię w sposób ciągły w miarę przesuwania się elementu roboczego, co czyni ją odpowiednią do długich, paskowatych powierzchni, gdzie istotne są spójne tworzenie obrazu i ciągłe pokrycie.

Dlaczego wady wypukłe są szczególnie istotne na powierzchniach uszczelniających?

Występujący wypukły defekt może tworzyć lokalny punkt maksymalnego wzniesienia pomiędzy powierzchniami stykającymi się ze sobą. Podczas montażu może to prowadzić do nieregularnego docisku uszczelki lub lokalnego obciążenia.

Rzeczywistą granicę akceptacji należy określić na podstawie wymagań inżynieryjnych klienta i zweryfikować przy użyciu reprezentatywnych próbek OK/NG.

Czy cykl inspekcji trwający 3,5 minuty jest zbyt wolny dla linii obróbkowej?

Odniesiona aplikacja jest zaprojektowana jako proces inspekcji na końcu linii, dlatego jej takt nie musi koniecznie odpowiadać cyklowi obróbkowemu każdej operacji poprzedzającej.

Jeśli wymagany jest krótszy takt, możliwe opcje obejmują:

• Stacje inspekcji pracujące równolegle
• Zoptymalizowane trajektorie ruchu robotów
• Dodatkowe jednostki obrazowania
• Zmniejszenie zakresu ruchu podczas inspekcji
• Równoległe przetwarzanie obrazów

Ostateczna konfiguracja powinna zostać określona na podstawie kompleksowej analizy czasu cyklu.

Jak długo można przechowywać obrazy inspekcyjne?

System zapewnia funkcje śledzenia, analizy danych oraz zdalnego przeglądania. Rzeczywisty okres przechowywania obrazów zależy od pojemności pamięci i wymagań zarządzania jakością w zakładzie.

W przypadku zastosowań produkcyjnych umowa techniczna powinna określać:

• Okres przechowywania obrazów
• Format przechowywania
• Wolumen danych
• Sposób pobierania obrazów
• Śledzenie związku między przedmiotem roboczym a obrazem
• Wymagania dotyczące tworzenia kopii zapasowych

Wniosek

Inspekcja końcowa głowy cylindra wymaga więcej niż jedynie sprawdzenia, czy obrabiana powierzchnia wygląda na dopuszczalną.

Dla powierzchni uszczelniających oraz innych krytycznych obszarów obrabianych system inspekcyjny musi zapewniać stabilne tworzenie obrazów, odpowiednie oświetlenie, dokładne definiowanie obszaru inspekcji oraz niezawodne klasyfikowanie wad.

Odniesione rozwiązanie łączy kamerę skanującą linijkowo o rozdzielczości 8K, kamerę skanującą powierzchniowo o rozdzielczości 12 MP, dedykowane oświetlenie oraz pozycjonowanie robota z funkcjami widzenia maszynowego, uczenia głębokiego i śledzenia przebiegu produkcji.

Dla długich powierzchni uszczelniających obrazowanie skanujące linijkowo zapewnia praktyczną metodę ciągłej inspekcji o wysokiej rozdzielczości. Dla innych powierzchni oraz obszarów lokalnej inspekcji obrazowanie skanujące powierzchniowo zapewnia elastyczne pokrycie.

Przy opublikowanym cyklu inspekcji trwającym 3,5 minuty system oferuje konfigurowalne podejście do kontroli jakości główek cylindrowych na końcu linii produkcyjnej; końcowy takt oraz kryteria inspekcji są określone indywidualnie w zależności od konkretnego przedmiotu obrabianego oraz wymagań produkcyjnych.