Preverjanje površinskih napak na valjnem bloku: zaznavanje napak v izvrtinah, prask in kontaminacije z kovinskimi drobci

Pregled

Preverjanje površine motorjev ni omejeno le na preverjanje prask ali vidnih napak. Preden cilindrični blok vstopi v obdelovalno linijo, proizvajalci morda tudi potrebujejo identifikacijo manjkajočih ali napačno pozicioniranih izvrtin, prask in udarcev na obdelanih površinah ter ostankov črnih kovinskih drobcev .

Praktičen samodejni sistem za preverjanje lahko združi kamere z zgornjim in stranskim pogledom, robotizirano pozicioniranje kamer ter vrtečo mizo za preverjanje različnih površin cilindričnega bloka.

Ta članek razloži, kako konfigurirati sistem za nadzor z računalniškim vidom za vstopni nadzor cilindričnih blokov, kako različne kamere in mehanizmi za gibanje delujejo skupaj ter kaj je treba upoštevati pri nadzoru vzorcev lukenj in majhnih površinskih onesnaževalcev.

1. Zakaj nadzor cilindričnih blokov na stopnji vstopnega nadzora?

Številni problemi kakovosti izvirajo že pred tem, ko komponenta doseže fazo obdelave ali sestave.

Pri litih cilindričnih blokih so možni napaki pri vstopu naslednje:

• Manjkajoče luknje
• Dodatne ali napačno postavljene luknje
• Napačni vzorci lukenj
• Razrezane površine ali udarni znaki na obdelovalnih površinah
• Ostanke črnih kovinskih drobcev
• Druge vidne površinske nepravilnosti

Če te napake niso ugotovljene do končanja obdelave, je komponenta morda že porabila pomembno količino proizvodnega časa in obdelovalnih virov.

Zgodnja pregledovanja preprečujejo odpadke v nadaljnjih fazah

Namestitev sistema za pregledovanje na točki pregleda vhodnega materiala zagotavlja zgodnejši kakovostni nadzor.

Ko se zazna nepravilnost, lahko blok valja zavrnemo, ponovno obdelamo ali usmerimo drugam, preden vstopi v naslednje operacije obdelave.

Osnovna logika je:

Vhodni blok valja → pregled z računalniškim vidom → razvrstitev v kategorijo OK / NG → obdelava ali ponovna obdelava

To omogoča proizvajalcem, da ugotovijo podedovane ali vhodne napake, preden postanejo del nadaljnjega proizvodnega procesa.

2. Sistem za pregledovanje: ločeni pogledi zgoraj in s strani

Bloku cilindra so prisotne več površin za pregled in ena nepremična kamера morda ne zagotavlja zadostnega zajema.

Zato lahko praktična rešitev razdeli naloge pregleda med zajem s pogledom od zgoraj in s strani .

Pregled zgornje površine

En Kamero uporabljamo za zgornjo površino bloka cilindra.

V opisani konfiguraciji robota nosi kamero A in jo premika v skladu z programirano potjo pregleda.

To omogoča prilagoditev položaja zajema in kota pogleda za različne dele zgornje površine.

Pregled stranske površine

AKamero B je postavljen ob obdelovanem kosu.

Bloku motorja se zavrti na vrtljivi mizi, da različne stranske površine pridejo v vidno polje kamere.

Osnovna zaporedja gibanja so:

Kamera A, montirana na robota → slikanje zgornje površine

Vrtljiva miza + kamera B → slikanje stranskih površin

Programska oprema za pregled nato obdeluje zajete slike in prikaže ustrezni rezultat OK/NG.

3. Kaj sistem za strojno vizijo zazna?

Sistem za pregled se lahko konfigurira za več različnih nalog pregleda.

3.1 Zaznavanje manjkajočih ali napačnih lukenj

Bloki motorja vsebujejo več obdelanih in litih lukenj z določenimi položaji in vzorci.

Sistem lahko primerja dejansko sliko z določeno referenčno pozicijo lukenj, da ugotovi:

• Manjkajoče luknje
• Dodatne luknje
• Napačne pozicije lukenj
• Napačni vzorci lukenj
• Nenormalne velikosti izdelanih lukenj

Ta vrsta pregleda je še posebej uporabna pri vstopajočih litinah, kjer se napačen vzorec lukenj sicer nadaljuje v naslednje obdelovalne postopke.

Referenčni podatki naj temeljijo na dejanskih tehničnih risbah stranke in odobrenem vzorcu lukenj.

3.2 Zaznavanje rež in udarnih oznak

Obdelovane površine lahko vsebujejo vidne reže, udarne vdolbine ali udarne oznake.

Strojno vidno zaznavanje lahko prepozna nenormalne površinske lastnosti z analizo razlik med pričakovanim videzom površine in zajeto sliko.

Dejanska zmogljivost pregleda je odvisna od dejavnikov, kot so:

• Opravilo površine
• Razsvetljava
• Velikost napake
• Kontrast napake
• Ločljivost kamere
• Kot pregleda
• Tekstura ozadja

Zato je pred končno nastavitvijo konfiguracije sistema pomembna validacija vzorcev z dejanskimi proizvodnimi deli.

3.3 Zaznavanje črnih kovinskih drobcev

Črni kovinski drobci so lahko posebno zahteven izziv.

Za razliko od velikih, jasno vidnih tujih predmetov se drobci lahko neenakomerno porazdelijo po obdelovalni površini in imajo lahko vizualne lastnosti, podobne naslednjim:

• Temnim obdelovalnim sledov
• Površinska struktura
• Zagadba olja
• Značilnostim ozadja litine ali obdelave

Algoritem za vid lahko oceni lastnosti, kot so:

• Oblika
• Velikost
• Robne značilnosti
• Delovno mesto
• Kontrast glede na okoliško površino

Vendar ko se kovinske drobce mešajo z oljem ali drugimi temnimi onesnažili, se kontrast slike lahko zmanjša in postane manj zanesljiv.

Zaradi tega, za preverjanje je treba uporabiti dejanske vzorce z značilnimi kovinskimi drobci kot onesnažilom namesto da bi se zanašali izključno na čiste referenčne dele.

4. Prilagodljiva določitev območja pregleda

Različni modeli cilindričnih blokov lahko imajo različne zahteve glede pregleda.

Namesto da bi vsako območje pregleda trajno določili, sistem omogoča uporabniku, da območja pregleda določi prek programskega vmesnika.

To omogoča operaterjem ali inženirjem, da določijo:

• Katera površina potrebuje pregled
• Kateri vzorec lukenj je treba preveriti
• Katera obdelovalna območja je treba pregledati
• Katera območja je treba izključiti
• Katera območja zahtevajo zaznavo napak

Po konfiguraciji se območje pregleda in ustrezni parametri lahko shranijo kot program za izdelek.

To je še posebej uporabno v proizvodnih okoljih, kjer več modelov blokov cilindrov deli isti sistem za pregled.

5. Pozicioniranje kamere na robotu in samodejno učenje

Kamera, montirana na robotu, ponuja dodatno fleksibilnost v primerjavi s fiksno namestitvijo kamere.

Robot lahko premakne kamero na predhodno določene položaje in sledi programiranim potem pregleda.

Z avtomatskim učenjem poti in upravljanjem programske opreme sistem podpira:

• Več položajev pregleda
• Različne modele cilindričnih blokov
• Avtomatsko izvajanje poti kamere
• Preklop med programi za različne izdelke
• Nadzor zapletenih površin

Vendar pri večmodelni proizvodnji ne sme biti prilagodljivost zamenjana z neomejeno združljivostjo.

Za vsako skupino izdelkov je treba še vedno oceniti dimenzije predmeta, nadzorne površine, položaj pritrdilne naprave, vidno polje kamere in dosežnost robota.

6. Tipična tehnična konfiguracija

Naslednji parametri temeljijo na javno dostopnih podatkih o izdelkih za ta tip prilagojenega sistema za nadzor s strojnim vidom.

Element	Tipična konfiguracija
Vrsta opreme	Prilagojen / nestandarden sistem za nadzor s strojnim vidom
Cilji pregleda	Položaj lukenj, velikost obdelanih lukenj, manjkajoče/odvečne luknje, praske, udarni znaki, kovinske drobce
Pregled zgornje površine	Kamera A, montirana na robota
Pregled stranske površine	Kamera B + vrtilna miza
Področje pregleda	Regije, določene s strani uporabnika
Nadzor s kamero	Spremljanje slike s kamere v realnem času
Sprememba izdelka	Hitro preklopovanje med modeli
Gibanje robota	Samodejno učenje poti
Takt proizvodnje	Prilagojeno glede na zahteve proizvodnje

Natančna ločljivost kamere, leča, osvetlitev, model robota, algoritem obdelave in čas cikla se določijo s preskusom vzorcev in proizvodnimi zahtevami.

7. Ključni dejavniki pri izbiri

7.1 Črni kovinski drobci predstavljajo izziv pri preverjanju

Majhni črni kovinski drobci so lahko vizualno podobni temnim površinskim lastnostim ali onesnaženju z oljem.

Pred končno namestitvijo sistema za pregled se priporoča, da se zagotovijo vzorci, ki predstavljajo:

• Čiste obdelane površine
• Običajno površinsko teksturo
• Tipično onesnaženje s kovinskimi drobci
• Različne velikosti drobcev
• Različne orientacije čipov
• Pogoji z onesnaženjem z oljem

To omogoča testiranje vizualnega sistema v realnih proizvodnih pogojih.

7.2 Preverjanje lukenj zahteva natančen referenčni podatek

Preverjanje položaja lukenj je odvisno od zanesljivih referenčnih podatkov.

Dobavitelj mora prejeti ustrezne inženirske risbe ali odobrene podatke o vzorcu lukenj, da sistem lahko loči med:

• Zahtevanimi luknjami
• Neobveznimi luknjami
• Tehnološkimi luknjami
• Referenčnimi luknjami
• Neželene ali dodatne luknje

Sicer bi se legitimna značilnost procesa lahko napačno razlagala kot nenormalna luknja.

7.3 Večmodelna proizvodnja zahteva upravljanje programov

Uporabniško določena območja pregleda in samodejno učenje robota omogočajo bolj fleksibilno spremembo modelov.

Vendar je pri proizvodni liniji z več modeli cilindričnih blokov običajno učinkovitejše vnaprej pripraviti in preveriti programske postopke pregleda za vsak model.

To lahko zmanjša:

• Čas za prilagoditev
• Ročna nastavitev
• Prekinitve proizvodnje
• Tveganje napačnih parametrov pregleda

7.4 Mesto pregleda naj ustrezajo taktu proizvodnje

Postaja vhodnega pregleda naj se oceni skupaj s sistemom za rokovanje z materiali.

Celoten cikel naj vključuje:

Nalaganje → Pozicioniranje → Snemanje slik → Obdelava slik → Izda rezultatov → Raznalaganje

Če je pridobitev slike hitra, vendar je pozicioniranje predmeta ali gibanje robota prepočasno, lahko postaja za pregled še vedno postane proizvodni zamašek.

Zato mora preverjanje časa cikla zajemati celoten postopek pregleda , ne le čas izpostavljenosti kamere.

8. Preverjanje s strojnim vidom pri Big Bird Industrial

Big Bird Industrial, prej Harbin Shimada Big Bird Industrial, ponuja integrirane industrijske rešitve za čiščenje in strojni vid za avtomobilsko in točnostno proizvodnjo.

Njeno specializirano področje strojnega vida, CN ISEE , zajema več področij uporabe, med drugim:

• Orient See — dimenzionalni in geometrijski pregled
• Surface See — pregled površinskih napak
• Assembly See — pregled sestave in preprečevanje napak
• Inner See — pregled notranjih lukenj in notranjih sten
• Paint See — pregled napak barvne površine
• Algoritem in programska platforma — rešitve programske opreme in algoritmov za strojno vid

Trg Surface See serija se osredotoča na pregled površine in videza v različnih fazah proizvodnje, vključno z vhodnim pregledom, obdelovalnimi postopki in končnim pregledom.

Za cilindrične bloke lahko pregled nastavimo glede na dejanske vrste napak stranke, pregledane površine, modele izdelkov in takt proizvodnje.

9. Pogosta vprašanja

Vprašanje: Zakaj preverjati cilindrične bloke pred obdelavo namesto po njej?

Vhodni pregled je namenjen odkrivanju napak, ki izvirajo iz litja ali prejšnjih procesov, preden se porabi dodatnih proizvodnih virov.

Če se na vhodu obdelovalne linije odkrije napačen vzorec lukenj ali očitna površinska napaka, se komponento lahko usmeri v popravek ali zavrne, preden vstopi v nadaljnje operacije.

Vprašanje: Kako ločiti črne kovinske drobce od temnih obdelovalnih tekstur?

Sistem lahko oceni več značilnosti slike, vključno z obliko, velikostjo, lastnostmi robov, položajem in kontrastom.

Vendar se razlikovanje postane težje, kadar so kovinske drobce mešane z oljem ali kadar ima sam obdelovalni površina močno teksturo.

Zato je preskušanje z reprezentativnimi proizvodnimi vzorci pomemben del preverjanja sistema.

V: Ali je uporabniško določena konfiguracija preglednega območja težka za uporabo?

Pregledno območje je določeno prek vmesnika programske opreme za strojno vid in ga običajno lahko shranimo kot del ustrezne programske kode za izdelek.

Za majhno število modelov izdelkov lahko operaterji po usposabljanju samostojno upravljajo to konfiguracijo. Pri večjih projektih z več modeli pa lahko dobavitelj sistema pri vstopu v obrat pripravi in preveri programe za pregled.

V: Ali lahko isti sistem pregleduje cilindrične glave ali druge sestavne dele?

Sistem se lahko zasnuje tako, da omogoča hitro preklop med modeli in avtomatsko učenje poti robota.

Kompatibilnost pa je odvisna od dejanskih dimenzij, površin za pregled, načina pozicioniranja, vidnega polja kamere, dosega robota ter zahtev glede pregleda.

Zato je treba pred potrditvijo, ali različni sestavni deli lahko uporabljajo isti sistem za pregled, oceniti seznam izdelkov in vzorce delov.

Zaključek

Samodejni pregled površine valjnega bloka ni preprosto vprašanje namestitve kamere nad obdelovancem.

Za zapletene sestavne dele zanesljiv pregled morda zahteva več kamer, pozicioniranje kamere z robotom, gibanje vrtečih miz, pregledne programe, prilagojene posameznim izdelkom, ter algoritme strojnega vida, prilagojene posameznim aplikacijam .

Za pregled valjnih blokov pri vstopu v proizvodnjo lahko kombiniran sistem obravnava tri pomembne tveganja kakovosti:

Napake v vzorcu lukenj → Poškodbe površine in udarni znaki → Kontaminacija s črnimi kovinskimi ostanki

S premikom pregleda naprej v proizvodnji lahko proizvajalci odkrijejo napake pri vstopajočih delih, preden porabijo zmogljivost za obdelavo in sredstva za nadaljnjo proizvodnjo.

Najpomembnejša korak pred izbiro opreme zato ni izbira kamere – temveč določitev kaj je treba zaznati, kje se pojavlja, kako velik je napak, kako se del premika in kakšen takt proizvodnje je treba doseči.

Big Bird Industrial / CN ISEE lahko razvije prilagojene konfiguracije za nadzor s strojnim vidom glede na te zahteve uporabe, vključno s sistemom kamor, robotskim nadzorom, rotacijskim pozicioniranjem in programsko opremo za nadzor, prilagojeno določenemu izdelku.