Nadzor površinskih napak kolenske gredice: vizualni nadzor celotne površine glavnih in ročnih ležajev z notranjim pregledom s pomočjo endoskopa

Pregled

Kolenske gredice so zapleteni vrteči se deli z več ležajnimi površinami, nasprotnimi utežmi, pritrdilnimi ploščami, ključavnimi žlebovi in notranjimi luknjami. Zato mora zanesljiv sistem za preverjanje zajemati ne le vidne površinske napake, temveč tudi globoke ali notranje območja, ki jih ni mogoče učinkovito preveriti z običajnimi zunanjimi kameralnimi sistemi.

Rešitev za vizualni pregled kolenastega vretena podjetja Big Bird Industrial združuje več kamor z območnim zajemom slike, prilagojene endoskope, robotsko pozicioniranje, strojno vizijo na osnovi globokega učenja in sledljivost kode. Sistem je zasnovan za pregled površinskih napak kolenastega vretena, preverjanje prodora lukenj za olajšanje protitež, odkrivanje tuji predmetov znotraj sredinskih lukenj ter branje identifikacijskih kod izdelka.

Za navedeno uporabo je objavljen čas pregleda 48 sekund, dejanski takt pa je lahko prilagojen glede na delovni kos in zahteve pregleda.

1. Zakaj je pregled kolenastega vretena zahteven

Kolenasto vreteno je jedrni del pogonskega sistema, ki pretvarja povratno gibanje bata v vrtilno gibanje. Njegova geometrija je zelo trodimenzionalna, saj so glavni ležaji in ročni ležaji razporejeni vzdolž gredi in povezani z ročnimi ploščami ter protitežmi.

Glede na obliko kolenastega vretena lahko pregled zajema:

• Glavne ležaje
• Ročne ležaje
• Dolge ležaje
• Prirubnične ležaje
• Ploskve pritrdilnih obročev
• Ključavne utorje
• Središčne luknje
• Luknje za zmanjšanje mase protitež
• Manjše končne ploskve

Čeprav imajo mnoge od teh površin podobne kovinske površine, se možni napaki lahko zelo razlikujejo. Tipični cilji pregleda vključujejo:

• Udarnih sledi
• Crte
• Mest
• Znake obrabe
• Vključki
• Črte
• Črna skorja ali črne površine
• Pomanjkanje materiala
• Zagrezitev z oljem ali vodo

Izziv postane večji, ker je kolenska gred vrteči se sestavni del z več kot enim kotom pregleda. Konvencionalna postaja z nepremično kamero morda ne zagotavlja dovolj obsega za pregled vseh zahtevanih površin. Sistem za pregled zato potrebuje usklajeno gibanje in zajem slik iz več kotov.

Preboj strani luknje za zmanjšanje mase protitež

Ena posebno pomembna točka pregleda je bočno prebojanje lukenj za zmanjšanje mase nasprotne uteži.

Lukenje za zmanjšanje mase so izdelana s strojnim obdelovanjem, da se prilagodi ravnovesje kolenske gredi in zmanjša nepotrebno maso. Če lukenja prebije v sosednjo površino ali steno, lahko to vpliva na lokalno konstrukcijsko trdnost in ustvari potencialno območje koncentracije napetosti.

Ker je ta napaka težko ugotoviti z zunanjega pogleda, omogoča pregled iz notranjosti luknje z uporabo prilagojenega endoskopa bolj primerno metodo zaznavanja.

2. Rešitev za pregled: večkamerni vizualni sistem + prilagojeni endoskopi

Sistem za pregled kolenske gredi uporablja več metod zajemanja slik, da zajame tako zunanje površine kot tudi težko dostopna notranja območja.

Objavljen obseg pregleda vključuje:

Integriteto QR kode

Sistem preverja, ali je QR koda kolenske gredi popolna in berljiva, kar zagotavlja osnovo za identifikacijo izdelka in sledljivost v nadaljnjih fazah.

Preboj strani luknje za zmanjšanje mase protitež

Prilagojeni boreskopi se uporabljajo za pregled notranje geometrije luščilnih lukenj in za odkrivanje nenormalnega prodora v sosednja območja.

Zaznavanje tuji predmetov v sredinski lukenji

Notranje stanje sredinske luknje izvrtka je mogoče pregledati za prisotnost tuji predmetov ali onesnaženja, ki jih z zunanjega kamere ni mogoče videti.

Pregled napak na majhnih končnih površinah

Majhne končne površine dolgih izvrtkov je mogoče pregledati za:

• Udarnih sledi
• Crte
• Mest
• Odmrznitev
• Vključki
• Črte
• Črno skalo
• Pomanjkanje materiala
• Onesnaženje z oljem in vodo

Pregled prstana

Območje prstana je mogoče vključiti tudi v program vizualnega pregleda za odkrivanje določenih površinskih napak.

Pregled izvrtkov in ključavnih utorjev

Sistem lahko pregleduje površine:

• Glavne ležaje
• Ročne ležaje
• Dolge ležaje
• Prirubnične ležaje
• Ključavne utorje

Ta večpodročna pristop omogoča konfiguracijo programa za pregled glede na dejansko geometrijo kolenastega vratila in merila za sprejem, določena s stranke.

3. Konfiguracija kamere in strojne opreme

Navedeni sistem uporablja kombinacijo visoko ločljivih ploščnih kamer in prilagojenih endoskopov.

Sistem slike

• ploščne kamere z ločljivostjo 5 MP: 2 enoti
• ploščne kamere z ločljivostjo 20 MP: 12 enot
• Prilagojeni endoskopi: 3 kompleti
• Virji svetlobe za velike površine: 1 komplet
• Viri svetlobe v obliki palic: 2 kompleta

Zunanje kamere zagotavljajo visoko ločljive posnetke vidnih površin kolenastega vratila, medtem ko endoskopi razširijo možnosti pregleda v območja, kot so sredinske luknje in iztegnjene luknje.

Vid in nadzor

Sistem vključuje:

• Branje QR/koda
• Pregled strojnega vida
• Algoritmi globokega učenja
• Sledljivost pregledov
• Analiza podatkov o pregledih
• Uporabniško določena območja pregledov
• Oddaljen ogled pregledov

Krmilni sistem uporablja dva industrijska računalnika blagovne znamke Advantech (AAEON) v skladu z objavljeno konfiguracijo opreme.

Robotično pozicioniranje

Konfiguracije sodelujočih robotov lahko uporabljajo blagovne znamke, kot so:

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

Robot premika slikovni sistem ali usklajuje položaj pregleda glede na programsko določeno pot pregleda.

4. Tehnične specifikacije

Spodnje specifikacije temeljijo na javno dostopnih podatkih o navedenem sistemu za pregled.

Ciklus 48 sekund je objavljena vrednost za to uporabo, ne pa splošna garancija časa cikla. Dejanski čas cikla je treba izračunati glede na geometrijo kolenske gredi, število točk pregleda, konfiguracijo kamere, pot robota in zahtevane kriterije pregleda.

5. Ključni dejavniki pri izbiri sistema za vizualni pregled kolenske gredi

5.1 Določite predmete pregleda po lokaciji

Kolenske gredi vsebujejo več območij za pregled in različna območja lahko imajo različne kriterije za napake.

Pred načrtovanjem opreme mora specifikacija za pregled jasno določiti:

• Kateri površini je treba pregledati
• Katerih vrst napak je treba zaznati
• Dovoljene in nedovoljene razmere
• Zahtevano ločljivost slike
• Ali je potrebna sledljivost

To zmanjša ponavljajoče se prilagajanje algoritmov med vzvajanjem.

5.2 Ocena dostopnosti globokih lukenj

Pri pregledu tujih teles v sredinskih luknjah in pri stranski penetraciji lukenj za olajšanje ključno vprašanje ni le ločljivost kamere.

Projekt bi moral oceniti:

• Premer luknje
• Globina luknje
• Notranja geometrija
• Dostopnost endoskopa
• Zahtevan kot ogleda
• Razsvetljava

Prilagojena konfiguracija endoskopa je morda potrebna, kadar območja pregleda ni mogoče neposredno opazovati z zunanjim kameram.

5.3 Branje kode obravnavaj kot ločen kazalnik zmogljivosti

Pregled QR-kode je neposredno povezan s sledljivostjo izdelka.

Zato branje kode velja neodvisno od zaznavanja napak potrditi, vključno z:

• Stopnjo uspešnega branja
• Mesto kode
• Stanje površine
• Kontrast
• Kakovost označevanja
• Razmerjem med podatki kode in rezultati pregleda

5.4 Preveri takt 48 sekund

Nadzor več območij znotraj enega cikla zahteva vzporedno pridobivanje slik in optimizirano gibanje robota.

Med integracijo sistema mora izračun časa cikla vključevati:

1. Nalaganje predmetov obdelave
2. Položaj
3. Gibanje robota
4. Pridobivanje slik
5. Obdelavo algoritma
6. Branje kode
7. Izpis rezultatov
8. Opraznitev delovnega koska

Objavljen cikel 48 sekund je zato treba obravnavati kot referenco za določeno uporabo, ne kot fiksno vrednost za vsak klikalnik.

6. Vid s poglobljeno učenjem za več vrst napak na klikalnikih

Nadzor klikalnikov vključuje kategorije napak z bistveno različnimi vizualnimi značilnostmi. Ena sama konvencionalna pravilno temelječa metoda obdelave slik morda ni zadostna za vsako nadzorno točko.

Navedena rešitev uporablja strojno vidno tehnologijo na podlagi poglobljenega učenja skupaj z nadzornimi območji, določenimi glede na različna območja klikalnika.

Za praktične projekte so dovolj vzorcev napak pomembni tako za učenje kot za preverjanje.

To je še posebej pomembno za napake, kot so:

• Vključki
• Črno skalo
• Površinske brazgotine
• Udarnih sledi
• Odmrznitev
• Pomanjkanje materiala

Priprava vzorcev je pogosto ena najpomembnejših faz projekta strojno vidnega sistema. Sistem potrebuje predstavne primere tako izdelkov OK kot različnih vrst pogojev NG, da določi zanesljiva merila za pregled.

7. Možnosti strojno vidnega pregleda podjetja Big Bird Industrial

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), prej Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., ponuja integrirane rešitve za natančno industrijsko čiščenje in strojno vidni pregled v avtomobilski industriji ter pri natančni izdelavi.

Njihovo poslovanje s strojnim vidom je organizirano okoli specializiranih področij pregleda, med drugim:

• Orient See — dimenzijski in geometrijski pregled
• Surface See — pregled površinskih napak
• Assembly See — pregled sestave in poka-yoke
• Inner See — pregled notranjih lukenj in notranjih sten
• Paint See — pregled napak na barvani površini
• Algoritem in programska platforma — vidni algoritmi in programski sistemi

Za aplikacije z izvrtanimi gredi se Surface See uporablja za pregled zunanjih površinskih napak, medtem ko se Inner See uporablja za pregled notranjih lukenj in težko dostopnih območij.

Ta kombinacija omogoča integracijo različnih tehnologij za pregled glede na geometrijo in zahteve glede kakovosti komponent pogonskega sistema.

Pogosta vprašanja

Zakaj je treba zaznati preboj strani lukenj za lajting na protitežah?

Lukenje za lajting se uporabljajo za uravnoteženje izvrtane gredi in zmanjšanje nepotrebne mase. Če obdelava povzroči preboj lukenj v sosednji zid ali površino, se lahko lokalna konstrukcija poškoduje in to območje postane potencialno mesto koncentracije napetosti.

Ker napaka morda ni vidna od zunaj lukenj, se za pregled notranjega območja uporabi endoskop.

Ali lahko en vidni algoritem zazna vse vrste površinskih napak izvrtane gredi?

Ne nujno.

Napake na kolenski osi se lahko zelo razlikujejo po obliki, teksturi, kontrastu in lokaciji. Algoritmi globokega učenja se lahko nastavijo za različne kategorije napak in območja pregleda, vendar je zanesljivo delovanje močno odvisno od reprezentativnih vzorcev za učenje in preverjanje.

Napake, kot so vključki in črna skorja, so lahko še posebej odvisne od lastnosti materiala in površine, zato je zbiranje vzorcev pomemben del projekta.

Ali lahko 48 sekund res zajame toliko območij pregleda?

Sklicani sistem uporablja več kamor, ki delujejo vzporedno, pri čemer so različne kamore dodeljene različnim območjem pregleda. Robotizirano pozicioniranje lahko tudi premakne slikovni sistem na zahtevana območja pregleda.

Objavljen cikel 48 sekund velja za sklicano aplikacijo. Dejanski taktni čas je treba izračunati na podlagi specifične kolenske osi, obsega pregleda, poti robota in zahtev za obdelavo slik.

Ali se morebitna kontaminacija z oljem ali vodo lahko zamenja za površinsko napako?

Da.

Olje in voda lahko ustvarjata odseve, temne površine ali druge vizualne vzorce, ki se lahko podobajo določenim površinskim napakam. Zato so našteti kot posebni cilji pregleda v navedenem sistemu.

Algoritmi za obdelavo slik lahko uporabljajo značilnosti, kot so oblika in lega, za razlikovanje različnih stanj. Če pa na delu ostane preveč olja ali vode, lahko pred pregledom zmanjša vizualno motnjo izpuh ali čiščenje v predhodni fazi.

Zaključek

Vizualni pregled kolenastega gredi ni le vprašanje namestitve kamere z visoko ločljivostjo. Zapletena geometrija kolenastih gredi zahteva kombinacijo večkotne slikovne analize, robotske pozicioniranja, prilagojenih endoskopov, algoritmov globokega učenja in funkcij sledljivosti.

Za zunanje ležajne površine, priključne plošče in ključavne utorje zagotavlja večkamerni vizualni sistem širok obseg pokritosti površine. Za sredinske otvore in odtežne luknje na protiutežih pa endoskopski pregled razširi strojno vizijo v območja, ki jih konvencionalne zunanje kamere ne morejo neposredno opazovati.

Za navedeno uporabo sistem zagotavlja objavljeno inspekcijsko dobo 48 sekund, končna konfiguracija in taktni čas pa sta določena s specifično geometrijo izvrtne gredi in zahtevami za pregled.