Inspeția defectelor de suprafață ale blocului cilindrilor: Detectarea erorilor de gaură, a zgârieturilor și a contaminării cu așchii metalice

Prezentare generală

Inspeția suprafeței blocurilor de motor nu se limitează la verificarea zgârieturilor sau a defectelor vizibile. Înainte ca un bloc de cilindri să intre în linia de prelucrare, producătorii pot avea, de asemenea, nevoie să identifice găuri lipsă sau poziționate incorect, zgârieturi și deformări ale suprafețelor prelucrate și așchii metalice negre reziduale .

Un sistem practic de inspecție automată poate combina camere cu vedere de sus și camere cu vedere laterală, poziționare robotică a camerelor și o masă rotativă pentru a inspecta diferitele suprafețe ale blocului cilindrilor.

Acest articol explică modul în care un sistem de inspecție cu viziune artificială poate fi configurat pentru inspecția la primire a blocurilor cilindrilor, modul în care diferitele camere și mecanismele de mișcare lucrează împreună și ce trebuie luat în considerare la inspecția configurațiilor de găuri și a contaminanților mici de pe suprafețe.

1. De ce se inspectează blocurile cilindrilor în etapa de inspecție la primire?

Multe probleme de calitate au originea înainte ca componenta să ajungă la procesul de prelucrare sau asamblare.

Pentru un bloc cilindru turnat, defectele potențiale la primire pot include:

• Găuri lipsă
• Găuri suplimentare sau poziționate incorect
• Configurații incorecte ale găurilor
• Rizuri sau urme de impact pe suprafețele destinate prelucrării
• Așchii metalice negre reziduale
• Alte anomalii vizibile pe suprafață

Dacă aceste defecțiuni nu sunt identificate decât după prelucrare, componenta ar putea deja să fi consumat un timp semnificativ de producție și resurse de procesare.

Inspecția timpurie previne deșeurile în etapele ulterioare

Plasarea sistemului de inspecție la punctul de inspecție a materialelor primite oferă o poartă de calitate mai timpurie.

Când este detectată o anomalie, blocul cilindrilor poate fi respins, recondiționat sau redirecționat înainte de intrarea în operațiunile ulterioare de prelucrare.

Logica de bază este:

Bloc cilindri primit → Inspectie cu viziune artificială → Clasificare OK / NG → Prelucrare sau recondiționare

Aceasta permite producătorilor să identifice defecțiunile moștenite sau cele existente la primire, înainte ca acestea să devină parte a procesului de producție ulterior.

2. Sistem de inspecție: Vederi separate de sus și lateral

Un bloc cilindru are mai multe suprafețe de inspecție, iar o singură cameră fixă nu poate oferi neapărat o acoperire adecvată.

O soluție practică poate împărți astfel sarcina de inspecție între imaginea din partea superioară și imaginea din partea laterală .

Inspecția suprafeței superioare

Un O cameră este folosită pentru suprafața superioară a blocului cilindru.

În configurația descrisă, un robot transportă camera A și o deplasează conform traseului de inspecție programat.

Acest lucru permite ajustarea poziției de capturare a imaginii și a unghiului de vizualizare pentru diferite zone ale suprafeței superioare.

Inspeția suprafeței laterale

ACamera B este plasat lângă piesa de prelucrat.

Blocul cilindrului este rotit pe o masă rotativă, astfel încât diferitele suprafețe laterale să treacă prin câmpul vizual al camerei.

Secvența de bază a mișcărilor este:

Camera A montată pe robot → Imaginare a suprafeței superioare

Masă rotativă + Camera B → Imaginare a suprafețelor laterale

Software-ul de inspecție procesează ulterior imaginile capturate și furnizează rezultatul corespunzător OK/NG.

3. Ce poate detecta sistemul de viziune?

Sistemul de inspecție poate fi configurat pentru mai multe sarcini diferite de inspecție.

3.1 Detectarea găurilor lipsă sau incorecte

Blocurile cilindrilor conțin mai multe găuri prelucrate și turnate, cu poziții și modele specifice.

Sistemul poate compara imaginea reală cu referința definită privind poziția găurilor pentru a identifica:

• Găuri lipsă
• Găuri suplimentare
• Poziții incorecte ale găurilor
• Configurații incorecte ale găurilor
• Anomalii ale dimensiunii găurilor prelucrate

Acest tip de inspecție este deosebit de util pentru piesele turnate primite, unde un model incorect de găuri ar putea altfel continua în procesele ulterioare de prelucrare.

Datele de referință trebuie să se bazeze pe desenele tehnice reale ale clientului și pe modelul de găuri aprobat.

3.2 Detectarea zgârieturilor și a urmelor de impact

Suprafețele prelucrate pot conține zgârieturi vizibile, deformări sau urme de impact.

Viziunea artificială poate identifica caracteristicile anormale ale suprafeței prin analizarea diferențelor dintre aspectul așteptat al suprafeței și imaginea capturată.

Capacitatea reală de inspecție depinde de factori precum:

• Finisajul suprafeței
• Condiții de iluminare
• Dimensiunea defectului
• Contrastul defectului
• Rezoluția camerei
• Unghiul de inspecție
• Textura fundalului

Din acest motiv, validarea eșantioanelor cu piese reale din producție este importantă înainte de finalizarea configurației sistemului.

3.3 Detectarea fragmentelor de metal negru

Fragmentele de metal negru pot fi deosebit de dificil de detectat.

Spre deosebire de obiectele străine mari și clar vizibile, fragmentele fine pot fi distribuite neregulat pe suprafața prelucrată și pot avea caracteristici vizuale similare cu:

• Urmări întunecate ale prelucrării
• Textura suprafeței
• Contaminare ulei
• Caracteristici de fundal ale turnării sau ale prelucrării

Algoritmul de viziune poate evalua caracteristici precum:

• Formă
• Dimensiune
• Caracteristici ale marginii
• Funcția
• Contrast față de suprafața înconjurătoare

Totuși, atunci când așchiile metalice sunt amestecate cu ulei sau alte contaminanți întunecați, contrastul imaginii poate deveni mai puțin fiabil.

Pentru această rază, pentru validare trebuie utilizate eșantioane reale care conțin contaminare reprezentativă cu așchii metalice în loc să se bazeze doar pe piese de referință curate.

4. Definire flexibilă a zonei de inspecție

Modele diferite de blocuri de cilindri pot avea cerințe de inspecție diferite.

În loc să fixeze permanent fiecare zonă de inspecție, sistemul poate permite utilizatorului să definească zonele de inspecție prin interfața software.

Aceasta permite operatorilor sau inginerilor să specifice:

• Ce suprafață necesită inspecție
• Ce model de găuri trebuie verificat
• Ce zone de prelucrare trebuie inspectate
• Ce zone trebuie excluse
• Ce zone necesită detectarea defectelor

Odată configurate, zona de inspecție și parametrii corespunzători pot fi salvați ca program de produs.

Aceasta este deosebit de utilă în medii de producție unde mai multe modele de blocuri cilindrice împart același sistem de inspecție.

5. Poziționarea camerei pe bază de robot și învățare automată

O cameră montată pe robot oferă o flexibilitate suplimentară comparativ cu o configurație fixă a camerei.

Robotul poate deplasa camera către poziții predefinite și poate urmări trasee de inspecție programate.

Cu învățarea automată a traseelor și gestionarea programelor de produs, sistemul poate susține:

• Multiple poziții de inspecție
• Modele diferite de bloc cilindru
• Execuția automată a traseului camerei
• Comutarea programului produsului
• Inspectarea suprafețelor complexe

Pentru producția multi-model, totuși, flexibilitatea nu trebuie confundată cu compatibilitatea nelimitată.

Dimensiunile piesei de prelucrat, suprafețele de inspecție, poziționarea dispozitivului de fixare, câmpul vizual al camerei și zona de acțiune a robotului trebuie evaluate în continuare pentru fiecare familie de produse.

6. Configurație tehnică tipică

Următorii parametri se bazează pe informațiile publice disponibile despre acest tip de sistem personalizat de inspecție prin viziune artificială.

Articol	Configurație tipică
Tip echipament	Sistem personalizat / ne-standard de inspecție prin viziune artificială
Obiectivele inspecției	Poziția găurilor, dimensiunea găurilor prelucrate, găuri lipsă/suplimentare, zgârieturi, urme de impact, așchii metalice
Inspecția suprafeței superioare	Camera A montată pe robot
Inspeția suprafeței laterale	Camera B + masă rotativă
Zonă de inspecție	Regiuni definite de utilizator
Supraveghere prin cameră	Vizualizarea în timp real a imaginii camerei
Schimbarea produsului	Schimbarea rapidă a modelelor
Mișcarea robotului	Învățarea automată a traseului
Taktul de producție	Personalizat în funcție de cerințele de producție

Rezoluția exactă a camerei, obiectivul, iluminarea, modelul robotului, algoritmul de procesare și timpul de ciclu trebuie determinate prin testarea eșantioanelor și în funcție de cerințele de producție.

7. Considerente cheie privind selecția

7.1 Cipurile metalice negre reprezintă o provocare pentru validare

Cipurile mici metalice negre pot fi vizual similare cu caracteristicile întunecate ale suprafeței sau cu contaminarea cu ulei.

Înainte de finalizarea sistemului de inspecție, se recomandă furnizarea de eșantioane care să reprezinte:

• Suprafețe prelucrate curate
• Textură normală a suprafeței
• Contaminare tipică cu cipuri metalice
• Dimensiuni diferite ale cipurilor
• Orientări diferite ale cipurilor
• Condiții contaminate cu ulei

Aceasta permite testarea sistemului de viziune în condiții reale de producție.

7.2 Inspectarea găurilor necesită un reper precis

Inspectarea poziției găurilor depinde de informații fiabile despre reper.

Furnizorul trebuie să primească desenele tehnice relevante sau datele aprobate privind configurația găurilor, astfel încât sistemul să poată distinge între:

• Găuri obligatorii
• Găuri opționale
• Găuri de proces
• Găuri de referință
• Găuri nedorite sau suplimentare

În caz contrar, o caracteristică legitimă a procesului ar putea fi interpretată în mod eronat ca o gaură anormală.

7.3 Producția multi-model necesită gestionarea programelor

Regiunile de inspecție definite de utilizator și învățarea automată a robotului fac schimbările de model mai flexibile.

Pentru o linie de producție cu mai multe modele de blocuri cilindrice, este însă, de obicei, mai eficient să se pregătească și să se valideze în avans programul de inspecție pentru fiecare model.

Aceasta poate reduce:

• Timp de schimbare
• Configurare manuală
• Întreruperilor producției
• Risc de parametri incorecți de inspecție

7.4 Locul de inspecție trebuie să corespundă tactului de producție

Stația de inspecție la intrare trebuie evaluată împreună cu sistemul de manipulare a materialelor.

Ciclul complet trebuie să includă:

Încărcare → Poziționare → Capturare imagini → Prelucrare imagini → Afisare rezultate → Descărcare

Dacă capturarea imaginilor este rapidă, dar poziționarea piesei sau mișcarea robotului durează prea mult, stația de inspecție poate totuși deveni un punct îngust în producție.

Prin urmare, validarea timpului de ciclu ar trebui să acopere întreaga secvență de inspecție , nu doar timpul de expunere al camerei.

8. Inspectia cu viziune artificială la Big Bird Industrial

Big Bird Industrial, anterior Harbin Shimada Big Bird Industrial, oferă soluții integrate de curățare industrială și viziune artificială pentru aplicații din domeniul automotive și al fabricației de precizie.

Afacerile sale specializate în viziune artificială, CN ISEE , acoperă mai multe domenii de aplicație, inclusiv:

• Orient See — inspecție dimensională și geometrică
• Surface See — inspecție a defectelor de suprafață
• Assembly See — inspecție de asamblare și prevenire a erorilor
• Inner See — inspecție a găurilor interioare și a pereților interiori
• Paint See — inspecție a defectelor de suprafață a vopselei
• Algoritm și platformă software — soluții software și algoritmice pentru viziune artificială

Piața Surface See seria se concentrează pe inspecția suprafeței și a aspectului în diferitele etape ale producției, inclusiv inspecția la intrare, procesele de prelucrare mecanică și inspecția finală.

Inspecția blocurilor cilindrilor poate fi configurată în funcție de tipurile reale de defecțiuni ale clientului, suprafețele de inspecție, modelele de produs și tactul de producție.

9. Întrebări frecvente

Întrebare: De ce se inspectează blocurile cilindrilor înainte de prelucrarea mecanică, nu după aceasta?

Inspecția la intrare are ca scop identificarea defecțiunilor provenite din turnare sau din procesele anterioare, înainte ca resurse suplimentare de producție să fie consumate.

Dacă un model incorect de găuri sau o defecțiune evidentă a suprafeței este identificată la intrarea în linia de prelucrare mecanică, componenta poate fi redirecționată pentru refacere sau respinsă înainte de a intra în operațiunile ulterioare.

Întrebare: Cum pot fi deosebite așchiile de metal negru de texturile întunecate rezultate în urma prelucrării mecanice?

Sistemul poate evalua mai multe caracteristici ale imaginii, inclusiv formă, dimensiune, caracteristici ale marginilor, poziție și contrast.

Totuși, distincția devine mai dificilă atunci când așchiile metalice sunt amestecate cu ulei sau atunci când suprafața prelucrată în sine are o textură pronunțată.

Prin urmare, testarea cu mostre reprezentative din producție este o parte importantă a validării sistemului.

Î: Este dificil de operat configurarea zonei de inspecție definită de utilizator?

Zona de inspecție este definită prin intermediul interfeței software de viziune artificială și poate fi, în mod normal, salvată ca parte a programului corespunzător pentru produs.

Pentru un număr mic de modele de produse, operatorii pot gestiona această configurare după instruire. Pentru proiecte mai mari cu mai multe modele, programele de inspecție pot fi pregătite și validate de furnizorul sistemului în timpul punerii în funcțiune.

Î: Poate același sistem inspecta chiulasele sau alte componente?

Sistemul poate fi conceput cu comutare rapidă între modele și învățare automată a traiectoriei robotului.

Totuși, compatibilitatea depinde de dimensiunile reale, suprafețele de inspecție, metoda de poziționare, câmpul vizual al camerei, rază de acțiune a robotului și cerințele de inspecție.

O listă de produse și piese eșantion ar trebui, așadar, evaluată înainte de a confirma dacă componente diferite pot folosi același sistem de inspecție.

Concluzie

Inspecția automatizată a suprafeței blocului de cilindri nu este doar o chestiune de plasare a unei camere deasupra piesei de prelucrat.

Pentru componente complexe, o inspecție fiabilă poate necesita mai multe camere, poziționarea camerei cu ajutorul unui robot, mișcarea mesei rotative, programe de inspecție specifice produsului și algoritmi de viziune specifici aplicației .

Pentru inspecția blocurilor de cilindri la recepție, un sistem combinat poate aborda trei riscuri importante de calitate:

Erori ale configurației găurilor → zgârieturi și urme de impact pe suprafață → contaminare cu particule metalice negre

Deplasând inspecția în amonte, producătorii pot identifica defecțiunile la recepție înainte ca acestea să consume capacitatea de prelucrare și resursele de producție din aval.

Cel mai important pas înainte de selecția echipamentului nu este, așadar, alegerea unei camere — ci definirea ce trebuie detectat, unde apare, cât de mare este defectul, cum se mișcă piesa de prelucrat și ce tact de producție trebuie atins.

Big Bird Industrial / CN ISEE poate dezvolta configurații personalizate de inspecție cu viziune artificială în jurul acestor cerințe de aplicație, inclusiv sisteme de camere, inspecție robotică, poziționare rotativă și software de inspecție specific produsului.