Inspekcja wad końcowa głowy cylindra: wizja liniowa 8K do kontroli powierzchni uszczelniających

Przegląd

Po obróbce mechanicznej głowy cylindra wymagają one końcowej kontroli jakości przed opuszczeniem linii produkcyjnej w celu magazynowania 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 końcowej linii produkcyjnej głowy cylindra łączy w sobie kamerę liniową o rozdzielczości 8K, kamerę matrycową o rozdzielczości 12 MP, dedykowane oświetlenie oraz pozycjonowanie robota współpracy wykrywać zadrapania, wypukłe wady, wgniecenia, pęknięcia oraz ślady uderzeń na kluczowych powierzchniach frezowanych.

Cykl inspekcji wskazanego systemu wynosi 3,5 minuty na przedmiot obrabiany , przy czym końcowy czas cyklu można konfigurować zgodnie z wymaganiami dotyczącymi przedmiotu obrabianego i inspekcji.

1. Kontrola końcowa głowy cylindra: Dlaczego powierzchnie uszczelniające mają znaczenie

Po zakończeniu obróbki i zanim głowa cylindra opuści linię produkcyjną, kontrola końcowa stanowi ważny punkt zapewnienia jakości.

W odniesieniu do opisanego zastosowania kontrola koncentruje się na trzech głównych obszarach:

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

Obszary te są kluczowe, ponieważ tworzą powierzchnie styku lub uszczelnienia podczas montażu. Wady powierzchniowe, takie jak zadrapania, wgniecenia, pęknięcia lub wypukłości, mogą wpływać na warunki styku między współpracującymi elementami.

Wypukłe wady na powierzchniach uszczelniających

Wypukłe wady wymagają szczególnej uwagi na powierzchniach uszczelniających.

Lokalne wystające elementy mogą tworzyć punkt najwyższy między powierzchniami styku podczas montażu. Podczas dokręcania śrub może to prowadzić do nieregularnego obciążenia lokalnego lub wpływać na kompresję uszczelki.

Jednak rzeczywista granica akceptacji powinna być określona przez wymagania inżynieryjne klienta. Parametry takie jak wysokość defektu, głębokość, powierzchnia i położenie powinny zostać zilustrowane ilościowo, a nie opisywane wyłącznie w sposób wizualny, np. jako «wystający» lub «wklęsły».

Dlaczego powierzchnie uszczelniające są trudne do zobrazowania

Powierzchnie uszczelniające są często stosunkowo płaskie, gładkie i wydłużone. Tworzy to kilka wyzwań dla systemów wizji maszynowej:

• Defekty mogą mieć niską kontrastowość względem powierzchni frezowanej
• Odbicia mogą się zmieniać w zależności od kąta oświetlenia
• Obszar inspekcji może być długi i wąski
• Pojedyncza kamera skanująca powierzchnię może nie obejmować całej powierzchni w sposób efektywny

To miejsce, w którym obrazowanie skanujące liniowo staje się szczególnie przydatne.

2. Rozwiązanie inspekcyjne: 8K skanowanie liniowe + obrazowanie obszarowe

Odniesiony system wykorzystuje różne technologie obrazowania w zależności od geometrii obszaru inspekcji.

Powierzchnia uszczelniająca pokrywy głowy cylindra

Powierzchnia uszczelniająca jest inspekcyjna pod kątem:

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

An kamera skanująca liniowo 8K oraz dedykowane oświetlenie do skanowania liniowego służą do ciągłego obrazowania wydłużonej powierzchni uszczelniającej.

Powierzchnie podporowe śrub głowy cylindra

Powierzchnie pod głowice śrub są inspekcyjne pod kątem:

• Szczyny
• Tropy
• Śladów uderzeń

Te obszary są objęte konfiguracją obrazowania obszarowego.

Dolna powierzchnia głowy cylindra

Dolna powierzchnia jest inspekcjonowana pod kątem:

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

Obszary inspekcji można zdefiniować w oprogramowaniu do obrazowania zgodnie z rzeczywistą geometrią głowy cylindra oraz kryteriami jakości zadanymi przez klienta.

3. Dlaczego stosować kamerę skanującą liniowo 8K?

Wybór między obrazowaniem skanującym liniowo a obszarowym powinien opierać się na geometria inspekcji i ruch względny , a nie po prostu rozdzielczość aparatu fotograficznego.

Dla wydłużonej powierzchni uszczelniającej aparat typu area-scan może wymagać kilku ujęć, aby objąć całą obszar inspekcji. Następnie te ujęcia mogą wymagać wyrównania lub sklejenia.

Może to zwiększyć złożoność systemu oraz wprowadzić dodatkowe czynniki do rozważenia, takie jak:

• Nakładanie się ujęć
• Spójność jasności
• Położenia kamery
• Dokładność łączenia
• Czas cyklu inspekcji

Aparat typu line-scan przechwytuje powierzchnię linia po linii, podczas gdy przedmiot inspekcji i aparat poruszają się względem siebie. Uzyskane ujęcie może reprezentować ciągły pas inspekcji.

Kluczowa zasada brzmi:

Długi, ciągły obszar inspekcji → kontrolowany ruch względny → pozyskiwanie obrazu linia po linii.

W przypadku powierzchni uszczelniających głowy cylindra podejście to może zapewnić efektywny sposób uzyskania ciągłego, wysokiej rozdzielczości pokrycia obrazowego.

Rzeczywista wydajność aparatu typu line-scan zależy nadal od takich czynników jak stabilność ruchu, rozdzielczość optyczna, oświetlenie, odległość aparatu od przedmiotu inspekcji oraz wielkość wymaganych do wykrycia wad.

4. Konfiguracja sprzętowa

Odniesione urządzenie łączy obrazowanie typu line-scan i area-scan.

System obrazowania

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

Kamera skanująca liniowo o rozdzielczości 8K służy głównie do inspekcji długiej powierzchni zgrzewania, podczas gdy kamera skanująca powierzchniowo obejmuje inne obszary inspekcji.

Robotyczne pozycjonowanie

Roboty współpracujące można konfigurować przy użyciu marek takich jak:

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

Robot ustawia kamerę zgodnie z zaprogramowaną ścieżką inspekcji oraz geometrią przedmiotu obrabianego.

Funkcje wizyjne i danych

System integruje:

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

Umożliwia to powiązanie wyników inspekcji z poszczególnymi przedmiotami obrabianymi w celu dalszej analizy jakości i śledzenia.

5. Dane techniczne

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

Element	Specyfikacja
Aplikacja	Pojazdy komercyjne i osobowe, w tym pojazdy o napędzie alternatywnym (NEV)
Przedmioty inspekcyjne	Składniki napędu pojazdów o napędzie alternatywnym; składniki napędu wysokoprężnego i benzynowego
Opublikowany cykl inspekcji	3,5 minuty
Kamera liniowa	8K × 1
Kamera skanująca powierzchnię	12 MP × 1
Światło skanujące liniowo	1 zestaw
Światło pierścieniowe	1 zestaw
Komputery przemysłowe	Advantech
Opcje robotów	Elite, SIASUN, Han's Robot, JAKA
Technologia inspekcji	Wizja maszynowa + uczenie głębokie
Funkcje	Odczyt kodów, inspekcja, śledzenie, analiza danych i zdalne przeglądanie

The cykl trwający 3,5 minuty to opublikowana wartość aplikacyjna , a nie uniwersalna gwarancja czasu cyklu. Rzeczywisty czas taktu należy ocenić z uwzględnieniem konstrukcji głowy cylindra, zakresu inspekcji, ruchu robota oraz wymagań dotyczących pozyskiwania i przetwarzania obrazów.

6. Kluczowe kwestie związane z doborem

6.1 Sterowanie względnym ruchem w inspekcji skanującej liniowo

Obrazowanie skanujące liniowo opiera się na kontrolowanym względnym ruchu między kamerą a przedmiotem obrabianym.

Projekt systemu powinien zatem uwzględniać:

• Stabilność prędkości taśmy transportowej lub pozycjonowania
• Dokładność ruchu robota
• Pozycjonowanie przedmiotu obrabianego
• Odległość pomiędzy kamerą a przedmiotem pomiaru
• Synchronizację wyzwalania
• Prędkość pozyskiwania obrazów

Nieustalony ruch może wpływać na geometrię obrazów oraz spójność inspekcji.

6.2 Ilościowa ocena wad wystających i zapadniętych

Kryteria inspekcji powinny określać mierzalne granice dla wad wystających i zapadniętych.

Na przykład:

• Maksymalna dopuszczalna wysokość
• Maksymalna dopuszczalna głębokość
• Minimalna wykrywalna powierzchnia
• Długość defektu
• Lokalizacja wad

Należy przygotować reprezentatywne próbki OK i NG do opracowywania i walidacji algorytmu.

6.3 Jednoznaczne określenie obszaru pasma uszczelniającego

Pasmo uszczelniające to jeden z najważniejszych obszarów inspekcji.

Jego granice należy jednoznacznie określić w oprogramowaniu wizyjnym, aby zapobiec:

• Pominięciu wad w pobliżu granicy inspekcji
• Fałszywym alarmom z obszarów niekrytycznych
• Błędnemu klasyfikowaniu normalnych cech krawędzi

6.4 Zaplanowanie ścieżek robota dla wielu modeli

Gdy na tej samej linii produkcyjnej wytwarzane są różne modele główek cylindrowych, każdy model może wymagać innej ścieżki inspekcji.

System powinien zatem uwzględnić:

• Automatycznej identyfikacji modelu
• Przełączanie programów
• Czas przełączania trasy robota
• Różnice w obszarach inspekcji
• Położenia kamery
• Rozszerzenie na przyszłe modele

7. Głęboka inspekcja powierzchni obrabianych główek cylindrowych przy użyciu uczenia maszynowego

Powierzchnie obrabianych główek cylindrowych mogą zawierać wady o znacznie różnych cechach wizualnych.

Odniesiony system łączy przemysłową wizję maszynową z algorytmy uczenia głębokiego w celu obsługi konfigurowalnych obszarów inspekcji oraz klasyfikacji wad.

Rzeczywista wydajność algorytmu zależy w dużej mierze od jakości bazy danych próbek.

Praktyczny projekt powinien obejmować reprezentatywne przykłady:

• Szczyny
• Tropy
• Wgniecenia
• Wystających wad
• Śladów uderzeń
• Normalnych śladów obróbki
• Dopuszczalnych odmienności powierzchni

Normalne cechy obróbki są szczególnie istotne, ponieważ system wizyjny musi rozróżniać prawidłowe cechy produkcyjne od rzeczywistych wad jakościowych.

8. Możliwości inspekcji wizyjnej przemysłowej firmy Big Bird Industrial

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), wcześniej Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., zapewnia zintegrowane, precyzyjne rozwiązania do czyszczenia przemysłowego i wizji maszynowej dla zastosowań motocyklowych oraz precyzyjnej produkcji.

Działalność firmy w zakresie inspekcji wizyjnej obejmuje sześć specjalistycznych obszarów:

• Orient See — inspekcja wymiarowa i geometryczna
• Surface See — inspekcja wad powierzchniowych
• Inspekcja montażu — kontrola montażu i poka-yoke
• Inspekcja wewnętrzna — inspekcja otworów wewnętrznych i ścian wewnętrznych
• Inspekcja malowania — inspekcja wad powierzchni malowanej
• Algorytm i platforma oprogramowania — algorytmy i oprogramowanie do analizy obrazów maszynowych

Dla obrabianych główek cylindrowych Surface See można skonfigurować do inspekcji powierzchni uszczelniających, obszarów podporowych śrub oraz innych kluczowych obszarów obrabianych zgodnie z kryteriami defektów klienta i taktami produkcji.

Funkcje odczytu kodów i śledzenia mogą być również zintegrowane, aby połączyć wyniki inspekcji z poszczególnymi elementami roboczymi.

Często zadawane pytania

Dlaczego stosuje się kamerę linijkową zamiast kamery macierzowej?

Powierzchnia uszczelniająca główki cylindrowej to długa, ciągła strefa inspekcji. Kamera typu area-scan może wymagać kilku obrazów do pokrycia całego obszaru, a następnie wyrównania lub łączenia obrazów.

Kamera typu line-scan rejestruje powierzchnię w sposób ciągły, linia po linii, przy występowaniu ruchu względnego między kamerą a elementem roboczym. Dlatego szczególnie nadaje się do długich obszarów inspekcji.

Dlaczego wypukłe defekty są ważne na powierzchniach uszczelniających?

Występujący wypukły defekt może tworzyć lokalny punkt najwyższy pomiędzy powierzchniami stykającymi się ze sobą. Podczas montażu może to wpływać na ściśnięcie uszczelki lub powodować nieregularne obciążenie lokalne.

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

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

Odniesiony system został zaprojektowany do kontroli końcowej , dlatego jego czas cyklu nie musi koniecznie odpowiadać czasowi cyklu każdej z poprzedzających operacji obróbkowych.

Jeśli wymagany jest krótszy takt, możliwe podejścia obejmują:

• Stacje inspekcji pracujące równolegle
• Zoptymalizowane trajektorie ruchu robotów
• Dodatkowe jednostki obrazowania
• Równoległą obróbkę obrazów
• Zmniejszenie niepotrzebnego ruchu robota

Przed ostatecznym doborem sprzętu należy przeprowadzić kompleksową analizę czasu cyklu.

Jak długo można przechowywać obrazy defektów?

System zapewnia śledzalność, analizę danych oraz funkcje zdalnego przeglądania. Rzeczywisty czas przechowywania obrazów zależy od konfiguracji pamięci masowej oraz wymagań fabrycznych w zakresie zarządzania jakością.

W zastosowaniach produkcyjnych specyfikacja techniczna powinna określać wymagane:

• Okres przechowywania obrazów
• Pojemność magazynowa
• Format danych
• Sposób pobierania obrazów
• Powiązanie przedmiotu roboczego z obrazem
• Strategię tworzenia kopii zapasowych

Wniosek

Inspekcja głowy cylindra na końcu linii produkcyjnej wymaga więcej niż tylko stwierdzenia, czy obrabiana powierzchnia wydaje się wizualnie dopuszczalna.

Dla krytycznych powierzchni uszczelniających i stykowych system inspekcyjny musi łączyć w sobie odpowiednią technologię obrazowania, stabilny ruch, kontrolowane oświetlenie, wyraźnie określone obszary inspekcji oraz niezawodne klasyfikowanie wad .

Odniesiona rozwiązanie łączy w sobie kamerę skanującą liniowo o rozdzielczości 8K, kamerę skanującą powierzchniowo o rozdzielczości 12 MP, dedykowane oświetlenie oraz pozycjonowanie przy użyciu robotów współpracujących , a także funkcje przetwarzania obrazów maszynowych, uczenia głębokiego i śledzalności.

Dla długich powierzchni uszczelniających obrazowanie skanujące liniowo zapewnia praktyczne podejście do ciągłej inspekcji o wysokiej rozdzielczości. Obrazowanie skanujące powierzchniowe może być następnie wykorzystywane do innych lokalizowanych obszarów inspekcji.

Z opublikowanym cyklem inspekcji trwającym 3,5 minuty , system oferuje konfigurowalne rozwiązanie do inspekcji wad na końcu linii produkcyjnej dla frezowanych główek cylindrowych. Ostateczny takt, konfiguracja optyczna oraz kryteria inspekcji powinny zostać określone zgodnie ze specyficznymi wymaganiami dotyczącymi danej części roboczej i produkcji.