Контроль дефектов головки цилиндра на завершающем этапе: линейное сканирование с разрешением 8K для уплотнительных поверхностей

Обзор

После механической обработки головки цилиндров требуется окончательный контроль качества перед выходом с производственной линии на хранение или сборку. Ключевые зоны контроля включают уплотнительную поверхность крышки головки цилиндра, опорные поверхности болтов и нижнюю поверхность головки цилиндра .

Решение Big Bird Industrial для визуального контроля головки цилиндра на завершающем этапе линии объединяет линейную камеру разрешения 8K, матричную камеру на 12 МП, специализированное освещение и роботизированную систему позиционирования с совместной работой обнаруживать царапины, выступающие дефекты, вмятины, трещины и следы ударов на критических обработанных поверхностях.

Упомянутая система имеет заявленный цикл инспекции 3,5 минуты на деталь , при этом окончательное время цикла можно настраивать в зависимости от детали и требований к контролю.

1. Контроль головки блока цилиндров на участке окончательной сборки: почему важны уплотнительные поверхности

После завершения механической обработки и перед тем, как головка блока цилиндров покидает производственную линию, финальный контроль обеспечивает важную проверку качества.

Для указанного применения контроль сосредоточен на трёх основных зонах:

• Уплотнительная поверхность крышки головки цилиндра
• Опорные поверхности болтов головки цилиндра
• Нижняя поверхность головки цилиндра

Эти зоны критичны, поскольку они образуют контактные или уплотнительные поверхности при сборке. Поверхностные дефекты, такие как царапины, вмятины, трещины или выступающие участки, могут повлиять на качество контакта между сопрягаемыми компонентами.

Выступающие дефекты на уплотнительных поверхностях

Выступающие дефекты требуют особого внимания на уплотнительных поверхностях.

Локальное выступание может создать высокую точку между сопрягаемыми поверхностями при сборке. При затяжке болтов это может привести к неравномерной локальной нагрузке или повлиять на сжатие прокладки.

Однако фактический предел приемлемости должен быть определён инженерными требованиями заказчика. Такие параметры, как высота дефекта, глубина, площадь и расположение должны быть количественно оценены, а не основываться исключительно на визуальных описаниях, например «возвышенный» или «вдавленный».

Почему уплотнительные поверхности сложно визуализировать

Уплотнительные поверхности зачастую относительно плоские, гладкие и вытянутые. Это создаёт несколько трудностей для машинного зрения:

• Дефекты могут иметь низкую контрастность по отношению к обработанной поверхности
• Отражения могут меняться в зависимости от угла освещения
• Область контроля может быть длинной и узкой
• Одна камера площадного сканирования может не обеспечивать эффективного охвата всей поверхности

Здесь линейная съёмка становится особенно полезной.

2. Решение для контроля: линейная съёмка 8K + съёмка по площади

В указанной системе используются различные технологии съёмки в зависимости от геометрии контролируемой области.

Уплотнительная поверхность крышки головки цилиндра

Уплотнительная поверхность проверяется на наличие:

• Царапины
• Выступающих дефектов
• Вмятины
• Трещины
• Следов ударов

Светодиодный модуль линейная камера 8K и специализированное освещение для линейной съёмки применяются для непрерывной съёмки вытянутой уплотнительной поверхности.

Опорные поверхности болтов головки цилиндра

Поверхности опоры болтов проверяются на наличие:

• Царапины
• Трещины
• Следов ударов

Эти участки охватываются конфигурацией съёмки по площади.

Нижняя поверхность головки цилиндра

На нижней поверхности проверяются:

• Царапины
• Трещины
• Следов ударов
• Дефекты в пределах заданных зон уплотнения

Области контроля можно задать в программном обеспечении системы технического зрения с учётом реальной геометрии головки цилиндра и критериев качества, определённых заказчиком.

3. Почему используется линейная камера 8K?

Выбор между линейной и площадной съёмкой должен основываться на геометрия осмотра и относительное движение , а не просто разрешение камеры.

Для удлинённой уплотнительной поверхности камеру площадного сканирования может потребоваться несколько снимков для охвата всей области осмотра. Затем эти изображения, возможно, придётся выровнять или склеить.

Это может повысить сложность системы и внести дополнительные аспекты, например:

• Перекрытие изображений
• Согласованность яркости
• Позиционированию камеры
• Точность соединения
• Время цикла проверки

Камера линейного сканирования захватывает поверхность по одной линии за раз по мере относительного движения детали и камеры. Полученное изображение может представлять собой непрерывную полосу осмотра.

Ключевой принцип:

Длинная непрерывная область осмотра → контролируемое относительное движение → постраничное получение изображения.

Для уплотнительных поверхностей головки цилиндров такой подход может обеспечить эффективный способ получения непрерывного изображения с высоким разрешением.

Фактическая производительность линейного сканирования по-прежнему зависит от таких факторов, как стабильность движения, оптическое разрешение, освещение, расстояние от камеры до детали и требуемый минимальный размер дефекта.

4. Аппаратная конфигурация

Упомянутое оборудование объединяет линейное и площадное сканирование.

Система изображения

• линейная камера с разрешением 8K: 1 единица
• площадная камера с разрешением 12 Мп: 1 единица
• Источник света для линейной съёмки: 1 комплект
• Кольцевое освещение: 1 комплект

Линейная камера с разрешением 8K в первую очередь используется для контроля протяжённой уплотнительной поверхности, тогда как площадная камера охватывает остальные зоны контроля.

Роботизированная позиционирование

Совместные роботы можно настраивать с использованием брендов, включая:

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

Робот устанавливает камеру в положение в соответствии с запрограммированным маршрутом контроля и геометрией детали.

Функции визуализации и обработки данных

Система включает в себя:

• Считывание кодов
• Проверка машинного зрения
• Алгоритмы глубокого обучения
• Прослеживаемость результатов контроля
• Анализ данных
• Удалённый просмотр

Это позволяет связать результаты контроля с отдельными деталями для последующего анализа качества и обеспечения прослеживаемости.

5. Технические характеристики

Следующие технические характеристики основаны на общедоступной информации о продукте для указанной системы.

Элемент	Спецификация
Приложение	Коммерческие транспортные средства, легковые автомобили, включая НЭТ
Изготавливаемые детали	Компоненты силовых установок на новой энергии; компоненты дизельных и бензиновых силовых установок
Опубликованный цикл осмотра	3,5 минуты
Камера линейного сканирования	8K × 1
Площадная камера	12 Мп × 1
Линейный источник света	1 комплект
Кольцевая лампа	1 комплект
Промышленный ПК	Advantech
Варианты роботов	Elite, SIASUN, Han's Robot, JAKA
Технология проверки	Машинное зрение + глубокое обучение
Функции	Считывание кодов, контроль, прослеживаемость, анализ данных и удалённый просмотр

Рынок цикл продолжительностью 3,5 минуты — это заявленное значение для конкретного применения, а не универсальная гарантия времени цикла. Фактическое тактовое время следует оценивать с учётом конструкции головки цилиндра, объёма контроля, перемещений робота, а также требований к захвату и обработке изображений.

6. Ключевые аспекты выбора

6.1 Управление относительным движением при линейной съёмке

Линейная съёмка основана на контролируемом относительном движении между камерой и деталью.

Поэтому при проектировании системы следует учитывать следующие аспекты:

• Стабильность скорости конвейера или позиционирования
• Точность перемещения робота
• Позиционирование заготовки
• Расстояние от камеры до детали
• Синхронизация срабатывания
• Скорость захвата изображений

Нестабильное движение может повлиять на геометрию изображений и согласованность контроля.

6.2 Количественная оценка выступающих и впадающих дефектов

Критерии контроля должны определять измеримые пределы для выступающих и впадающих дефектов.

Например:

• Максимально допустимая высота
• Максимально допустимая глубина
• Минимально обнаруживаемая площадь
• Длина дефекта
• Расположение дефекта

Для разработки и проверки алгоритма необходимо подготовить образцы, соответствующие требованиям (OK), и несоответствующие требованиям (NG).

6.3 Чёткое определение зоны уплотнительной полосы

Зона уплотнительной полосы является одной из наиболее важных зон контроля.

Её границы должны быть чётко заданы в программном обеспечении технического зрения, чтобы предотвратить:

• Пропуск дефектов вблизи границы контроля
• Ложные срабатывания из некритичных зон
• Некорректную классификацию нормальных признаков кромки

6.4 Планирование траекторий роботов для нескольких моделей

При производстве нескольких моделей головок цилиндров на одной линии каждая модель может требовать отдельную траекторию контроля.

Поэтому система должна учитывать:

• Автоматическому распознаванию моделей
• Переключение программ
• Время переключения траектории робота
• Различия в зонах контроля
• Позиционированию камеры
• Расширение модельного ряда в будущем

7. Глубокое обучение для контроля обработанных поверхностей головки цилиндров

На обработанных поверхностях головки цилиндров могут присутствовать дефекты с существенно различающимися визуальными характеристиками.

Упомянутая система объединяет машинное зрение с алгоритмы глубокого обучения для поддержки настраиваемых зон контроля и классификации дефектов.

Фактическая производительность алгоритма в значительной степени зависит от качества базы образцов.

Практический проект должен включать репрезентативные примеры:

• Царапины
• Трещины
• Вмятины
• Выступающих дефектов
• Следов ударов
• Нормальные следы механической обработки
• Допустимые вариации поверхности

Нормальные элементы механической обработки особенно важны, поскольку система машинного зрения должна отличать закономерные технологические особенности от реальных дефектов качества.

8. Возможности машинного зрения компании Big Bird Industrial

Харбинская компания Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), ранее известная как Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., предоставляет интегрированные решения для точной промышленной очистки и машинного зрения в автомобильной промышленности и сфере прецизионного производства.

Направления деятельности компании в сфере машинного зрения охватывают шесть специализированных областей:

• Orient See — измерительный и геометрический контроль
• Surface See — контроль поверхностных дефектов
• Assembly See — контроль на этапе сборки и система предотвращения ошибок (poka-yoke)
• Inner See — осмотр внутреннего отверстия и внутренней стенки
• Paint See — осмотр дефектов поверхности окраски
• Алгоритм и программная платформа — алгоритмы и программное обеспечение машинного зрения

Для обработанных головок цилиндров Surface See можно настроить для контроля уплотнительных поверхностей, зон опоры болтов и других критических обработанных участков в соответствии с критериями дефектов заказчика и тактом производства.

Функции считывания кодов и обеспечения прослеживаемости также могут быть интегрированы для связывания результатов контроля с отдельными деталями.

ЧаВО

Почему используется линейная камера вместо площадной камеры?

Уплотнительная поверхность головки цилиндра представляет собой протяжённую непрерывную зону контроля. Для охвата всей этой области камерой площадного сканирования может потребоваться несколько снимков с последующим выравниванием или «склеиванием» изображений.

Камера линейного сканирования непрерывно фиксирует поверхность постранично — строка за строкой — при относительном движении камеры и детали. Это делает её особенно подходящей для контроля удлинённых участков.

Почему наличие выступающих дефектов критично на уплотнительных поверхностях?

Выступающий дефект может создать локальную высокую точку между сопрягаемыми поверхностями. При сборке это может повлиять на сжатие прокладки или вызвать неравномерную локальную нагрузку.

Фактический порог приёмки должен определяться на основе инженерных требований заказчика и подтверждаться с использованием репрезентативных образцов OK и NG.

Цикл осмотра продолжительностью 3,5 минуты слишком медленный для обрабатывающей линии?

Ссылочная система предназначена для контроля в конце линии , поэтому её такт не обязательно должен совпадать с тактом обработки каждой предшествующей операции.

Если требуется более короткий такт, возможные подходы включают:

• Параллельные станции контроля
• Оптимизированные траектории движения роботов
• Дополнительные модули формирования изображения
• Параллельную обработку изображений
• Сокращение избыточных перемещений робота

Перед окончательным выбором оборудования следует провести полный анализ циклового времени.

Как долго можно хранить изображения дефектов?

Система обеспечивает функции прослеживаемости, анализа данных и удалённого просмотра. Фактическое время хранения изображений зависит от конфигурации хранилища и требований завода к управлению качеством.

Для производственных применений техническая спецификация должна определять следующие требования:

• Период хранения изображений
• Вместимость хранения
• Формат данных
• Метод извлечения
• Связь детали с изображением
• Стратегию резервного копирования

Заключение

Контроль головки цилиндра на завершающем этапе производства требует большего, чем просто визуальная оценка пригодности обработанной поверхности.

Для критически важных уплотнительных и контактных поверхностей система контроля должна объединять подходящую технологию получения изображений, стабильное перемещение, контролируемое освещение, чётко определённые зоны контроля и надёжную классификацию дефектов .

Упомянутое решение объединяет линейную сканирующую камеру разрешения 8K, матричную камеру разрешения 12 МП, специализированное освещение и позиционирование с помощью совместно работающего робота , а также функции машинного зрения, глубокого обучения и прослеживаемости.

Для длинных уплотнительных поверхностей линейное сканирование обеспечивает практичный подход к непрерывному высокоразрешающему контролю. Для других локализованных зон контроля может применяться площадное сканирование.

С опубликованным циклом контроля 3,5 минуты , система предоставляет настраиваемое решение для контроля дефектов в конце линии обработки головок цилиндров. Окончательный такт, оптическая конфигурация и критерии контроля должны быть определены в соответствии со спецификой конкретной детали и производственными требованиями.