Inspektion av ytskador på vevaxeln: Bildbaserad inspektion med full täckning av huvud- och stånglager samt borrkamerainspektion

Översikt

Kryssgångar är komplexa roterande komponenter med flera journaler, motvikter, flänsområden, nyckelskåror och interna hål. Ett pålitligt inspektionssystem måste därför omfatta inte bara synliga ytdefekter, utan även djupa eller interna områden som inte kan inspekteras effektivt med konventionella externa kameror.

Big Bird Industrial:s lösning för syninspektion av krumvågskaklar kombinerar flera area-scankameror, anpassade boroskop, robotpositionering, maskinvision baserad på djupinlärning och kodspårbarhet. Systemet är utformat för att inspektera ytskador på krumvågskaklar, verifiera genomträngning av lättningshål i motvikter, upptäcka främmande föremål inuti centrumhål och läsa produktidentifieringskoder.

För den refererade applikationen är den offentliggjorda inspektionscykeln 48 sekunder, medan den faktiska takt-tiden kan konfigureras enligt arbetsstyckets och inspektionskravens behov.

1. Varför krumvågskaklinspektion är utmanande

Krumvågskakeln är en kärnkomponent i drivlinan som ansvarar för att omvandla kolvens rätlinjiga rörelse till roterande utmatning. Dess geometri är mycket tredimensionell, med huvudlagervågar och stånglagervågar som är fördelade längs axeln och kopplade via krumvägsbågar och motvikter.

Beroende på krumvågskaklens design kan inspektionen omfatta:

• Huvudlagervågar
• Stånglagervågar
• Långa lagervågar
• Flänslagervågar
• Flänsytor
• Nyckelskåror
• Centreringshål
• Lättningshål för motvikter
• Små ändytor

Även om många av dessa områden har liknande metalliska ytor kan potentiella defekter variera kraftigt. Typiska inspektionsmål inkluderar:

• Slagmärken
• Repor
• Fläckar
• Slitageavtryck
• INKLUDERINGAR
• Sprickor
• Svart skala eller svarta ytor
• Materialbrist
• Olje- eller vattenkontaminering

Utmaningen blir större eftersom en vevaxel är en roterande komponent med flera inspektionsvinklar. En konventionell station med fasta kameror kan inte ge tillräcklig täckning av alla krävda ytor. Inspektonssystemet måste därför ha samordnad rörelse och kunna ta bilder från flera vinklar.

Sidopentrering av lättningshål för motvikter

Ett särskilt viktigt inspektionsobjekt är sidopentrering av lättningshål för motvikter.

Lämningshål fräsas för att justera krumvågens balans och minska onödig massa. Om ett hål går igenom till en närliggande yta eller vägg kan det påverka den lokala strukturella integriteten och skapa en potentiell spänningskoncentrationszon.

Eftersom denna defekt kan vara svår att identifiera från en yttre vy kan inspektion inifrån hålet med en anpassad boroskop ge en mer lämplig upptäcktsmetod.

2. Inspektionslösning: Multikameravision + Anpassade boroskop

Krumvågsinspektionssystemet använder flera avbildningsmetoder för att hantera både yttre ytor och svårtillgängliga inre områden.

Den offentliggjorda inspektionsomfattningen inkluderar:

QR-kodens integritet

Systemet kontrollerar om krumvågens QR-kod är komplett och läsbar, vilket ger en grund för produktidentifiering och spårbarhet i efterföljande processer.

Sidopentrering av lättningshål för motvikter

Anpassade boroskop används för att inspektera den inre geometrin hos lämningshål och identifiera ovanlig genomträngning till närliggande områden.

Främmande föremål i centrumhålet

Det inre tillståndet i krumvågens centrumhål kan undersökas för främmande föremål eller föroreningar som inte är synliga från en extern kamera.

Inspektion av små ändytor

De små ändytorna på långa journaler kan undersökas för:

• Slagmärken
• Repor
• Fläckar
• Avsmörning
• INKLUDERINGAR
• Sprickor
• Svart skala
• Materialbrist
• Olje- och vattenföroreningar

Flänsinspektion

Flänsområdet kan också inkluderas i bildinspektionsprogrammet för att identifiera specificerade ytskador.

Journal- och nyckelsprårets inspektion

Systemet kan undersöka ytor på:

• Huvudlagervågar
• Stånglagervågar
• Långa lagervågar
• Flänslagervågar
• Nyckelskåror

Denna flerområdesansats gör det möjligt att konfigurera inspektionsprogrammet enligt den faktiska krumvågens geometri och kunddefinierade godkännandekriterier.

3. Kamera och hårdvarukonfiguration

Det refererade systemet använder en kombination av högupplösta area-scankameror och anpassade boroskoper.

Avbildningssystem

• area-scankameror på 5 MP: 2 enheter
• area-scankameror på 20 MP: 12 enheter
• Anpassade boroskoper: 3 set
• Ljuskällor för stora ytor: 1 set
• Stående ljusstavar: 2 set

De externa kamerorna ger högupplöst avbildning av de synliga krummaskinens ytor, medan boroskopen utökar inspektionskapaciteten till områden som centrumhål och lättningshål.

Vision och styrning

Systemet integrerar:

• QR-kodläsning
• Maskinvisuell inspektion
• Algoritmer för djupinlärning
• Spårbarhet vid inspektion
• Analys av inspektionsdata
• Användardefinierade inspektionsområden
• Fjärrgranskning

Styrsystemet använder två industriella datorer från Advantech (AAEON) enligt den offentliggjorda utrustningskonfigurationen.

Robotpositionering

Konfigurationer av samarbetsrobotar kan använda varumärken inklusive:

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

Roboten flyttar bildsystemet eller justerar inspektionspositionen enligt den programmerade inspektionsvägen.

4. Tekniska specifikationer

Följande specifikationer baseras på allmänt tillgänglig produktinformation för det refererade inspektionsystemet.

Cykeltiden på 48 sekunder är ett offentliggjort tillämpningsvärde och inte en universell garanti för cykeltid. Den faktiska cykeltiden bör beräknas utifrån krumaxelns geometri, antalet inspektionspunkter, kamerakonfigurationen, robotens bana och de krav som ställs på inspektionen.

5. Viktiga överväganden vid val av visioninspektionssystem för krumaxlar

5.1 Definiera inspektionsobjekt efter plats

Krumaxlar innehåller många inspektionsområden, och olika områden kan ha olika kriterier för defekter.

Innan utrustningsdesign bör inspektionsbeskrivningen tydligt definiera:

• Vilka ytor måste undersökas
• Vilka defektslag måste upptäckas
• Godkända och oacceptabla förhållanden
• Krävd bildupplösning
• Om spårbarhet krävs

Detta minskar upprepade justeringar av algoritmen under idrifttagning.

5.2 Utvärdera tillgänglighet till djupa hål

För inspektion av främmande föremål i centrumhål och inspektion av ljushåls sidopentrering är nyckelfrågan inte enbart kamerans upplösning.

Projektet bör utvärdera:

• Hål diameter
• Hålldjup
• Intern geometri
• Boreskopets tillgänglighet
• Obligatorisk betraktningsvinkel
• Belysningsförhållanden

En anpassad boreskopkonfiguration kan krävas när inspektionsområdet inte kan observeras direkt med en extern kamera.

5.3 Behandla kodläsning som en separat prestandaindikator

QR-kodinspektion är direkt kopplad till produktspårbarhet.

Därför bör kodläsning valideras oberoende från felupptäckt, inklusive:

• Läsningsframgångsgrad
• Kodplacering
• Ytstillstånd
• Kontrast
• Märkningskvalitet
• Samband mellan koddata och inspektionsresultat

5.4 Validera 48-sekunders takten

Att inspektera många områden inom en cykel kräver parallell bildförvärvning och optimerad robotrörelse.

Under systemintegration bör cykeltidsberäkningen inkludera:

1. Arbetsstyckets inläsning
2. Positionering
3. Robotrörelse
4. Bildinnehavning
5. Algoritmprocessning
6. Kodläsning
7. Resultatutmatning
8. Arbetsstyckets urläsning

Den publicerade cykeltiden på 48 sekunder bör därför betraktas som en referens för en specifik applikation snarare än ett fast värde för varje krummväxel.

6. Djupinlärningsbaserad vision för flera typer av krummväxelfel

Krummväxelinspektion innefattar felkategorier med betydligt olika visuella egenskaper. En enda konventionell regelbaserad bildbehandlingsmetod kan inte vara tillräcklig för varje inspektionsobjekt.

Den refererade lösningen använder djupinlärningsbaserad maskinvision tillsammans med inspektionsområden som definierats enligt olika krummväxelområden.

För praktiska projekt är tillräckligt många defekta prov viktiga både för träning och validering.

Detta är särskilt relevant för defekter såsom:

• INKLUDERINGAR
• Svart skala
• Ytscratch
• Slagmärken
• Avsmörning
• Materialbrist

Provberedning är ofta ett av de viktigaste stadierna i ett maskinvisionprojekt. Systemet behöver representativa exempel på både OK-produkter och olika typer av NG-förhållanden för att etablera tillförlitliga inspektionskriterier.

7. Big Bird Industrial's maskinvisioninspektionsförmågor

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), tidigare Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., erbjuder integrerade lösningar för precisionsindustriell rengöring och maskinvisioninspektion inom bil- och precisionsproduktionsapplikationer.

Företagets maskinvisionverksamhet är organiserad kring specialiserade inspektionsområden, inklusive:

• Orient See — dimensionell och geometrisk inspektion
• Surface See — ytdäckande defektinspektion
• Assembly See — monteringsinspektion och poka-yoke
• Inner See — inspektion av inre hål och inre väggar
• Paint See — inspektion av felformade målytor
• Algoritm- och programvaruplattform — visionalgoritmer och programvarusystem

För krummväxlarsapplikationer kan Surface See användas för inspektion av ytfel på ytan, medan Inner See kan tillämpas för inspektionskrav som innefattar inre hål och svåråtkomliga områden.

Denna kombination gör det möjligt att integrera olika inspektions-tekniker enligt geometrin och kvalitetskraven för kraftöverföringskomponenten.

Vanliga frågor

Varför måste genomträngning på sidan av motviktens lättningshål upptäckas?

Lättningshål används för att justera krummväxlarnas balans och minska onödig massa. Om bearbetning orsakar att ett hål tränger igenom till en intilliggande vägg eller yta kan den lokala strukturen påverkas och området bli en potentiell spänningskoncentrationsplats.

Eftersom felet kanske inte är synligt utifrån hålet kan en boroskop användas för att inspektera det inre området.

Kan en enda visionalgoritm upptäcka alla typer av ytfel på krummväxlar?

Inte nödvändigtvis.

Krumaxelfel kan skilja sig åt avsevärt när det gäller form, struktur, kontrast och placering. Djupinlärningsalgoritmer kan konfigureras för olika felkategorier och inspektionsområden, men pålitlig prestanda beror i hög grad på representativa tränings- och valideringsprov.

Fel som inkluderingar och svart skala kan särskilt bero på material- och ytegenskaper, vilket gör provinsamling till en viktig del av projektet.

Kan 48 sekunder verkligen omfatta så många inspektionsområden?

Det refererade systemet använder flera kameror som arbetar parallellt, där olika kameror är tilldelade olika inspektionsområden. Robotpositionering kan också flytta bildsystemet till de erforderliga inspektionsplatserna.

Den publicerade cykeltiden på 48 sekunder gäller för den refererade applikationen. Den faktiska takt-tiden bör beräknas utifrån den specifika krumaxeln, inspektionsomfattningen, robotens väg och kraven på bildbehandling.

Kan olja eller vattenkontaminering misstas för en ytfel?

Ja.

Olja och vatten kan skapa reflektioner, mörka områden eller andra visuella mönster som kan likna vissa ytskador. Därför är de listade som specifika inspektionsmål i det refererade systemet.

Bildalgoritmer kan använda egenskaper såsom form och position för att skilja mellan olika tillstånd. Om dock för mycket olja eller vatten återstår på arbetsstycket kan uppströms placerad blåsning eller rengöring minska den visuella störningen innan inspektionen.

Slutsats

Visioninspektion av krumvågar handlar inte enbart om att installera en kamera med hög upplösning. Den komplexa geometrin hos krumvågar kräver en kombination av bildtagning från flera vinklar, robotpositionering, anpassade boroskoper, algoritmer baserade på djupinlärning samt funktioner för spårbarhet.

För yttre lagerytor, flänsytor och nyckelfåror ger flerkameravision bred yttäckning. För centrumhål och motviktslättningshål utvidgar boroskopinspektion maskinvisionen till områden som konventionella yttre kameror inte kan observera direkt.

För den refererade applikationen tillhandahåller systemet en offentlig inspektionscykel på 48 sekunder, där den slutgiltiga konfigurationen och takten bestäms av den specifika krumvågsgeometrin och inspektionskraven.