การตรวจสอบข้อบกพร่องของหัวสูบหลังกระบวนการผลิต: ระบบวิชั่นแบบ line-scan สำหรับพื้นผิวด้านปิดผนึกและพื้นผิวด้านล่าง

ภาพรวม

หลังจากกระบวนการกัดแต่งแล้ว หัวสูบจำเป็นต้องผ่านการตรวจสอบคุณภาพขั้นสุดท้ายก่อนออกจากสายการผลิตและเข้าสู่ขั้นตอนการเก็บรักษาหรือการประกอบ

โซลูชันการตรวจสอบหัวสูบหลังการผลิตของบริษัท Big Bird Industrial ใช้กล้องไลน์สแกนความละเอียด 8K ร่วมกับกล้องแอเรียสแกน ระบบให้แสงเฉพาะทาง และแขนหุ่นยนต์ร่วมมือกันในการจัดตำแหน่ง เพื่อตรวจสอบรอยขีดข่วน ข้อบกพร่องที่นูนขึ้น รอยบุบ รอยแตก และรอยกระแทกบนพื้นผิวที่ผ่านการกัดแต่งอย่างสำคัญ

ระบบที่อ้างอิงมีรอบการตรวจสอบที่เผยแพร่แล้วคือ 3.5 นาทีต่อชิ้นงาน โดยรอบจริงสามารถปรับแต่งได้ตามการออกแบบหัวสูบและข้อกำหนดในการตรวจสอบ

1. เหตุใดการตรวจสอบหัวสูบในขั้นตอนสุดท้ายจึงเน้นที่พื้นผิวปิดผนึก

ขั้นตอนการตรวจสอบหลังการกลึงและก่อนที่หัวสูบจะออกจากสายการผลิต ถือเป็นจุดตรวจสอบคุณภาพขั้นสุดท้ายที่สำคัญ

สำหรับการใช้งานที่อ้างอิงนี้ พื้นที่สามแห่งคือเป้าหมายหลักของการตรวจสอบ

• ผิวผ่านการปิดผนึกของฝาสูบ
• พื้นผิวรองรับสลักเกลียวหัวสูบ
• พื้นผิวด้านล่างของหัวสูบ

พื้นที่เหล่านี้มีลักษณะสำคัญร่วมกันอย่างหนึ่ง คือ เป็นพื้นผิวที่สัมผัส ยึดติด หรือปิดผนึก ซึ่งจำเป็นต้องเข้ากันได้อย่างถูกต้องกับปะเก็น ฝาครอบ หรือโครงเครื่องยนต์ในระหว่างการประกอบ

แม้ข้อบกพร่องบนพื้นผิวที่มีขนาดค่อนข้างเล็กก็อาจส่งผลต่อสภาพการสัมผัสระหว่างชิ้นส่วนที่เข้ากัน

ข้อบกพร่องที่นูนขึ้นต้องได้รับการใส่ใจเป็นพิเศษ

ในบรรดาความบกพร่องประเภทต่าง ๆ ความบกพร่องที่นูนขึ้น เช่น ส่วนยื่นคล้ายเศษโลหะหรือการสะสมของวัสดุบริเวณท้องถิ่น จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบอย่างระมัดระวังเป็นพิเศษ

ต่างจากหลุมบุบซึ่งทำให้เกิดส่วนที่เว้าลงในท้องถิ่น ความบกพร่องที่นูนขึ้นอาจสร้างจุดสูงเฉพาะที่ขึ้นมาในระหว่างการประกอบ เมื่อขันสกรูแน่น อาจส่งผลให้เกิดแรงกดแบบไม่สม่ำเสมอในบริเวณท้องถิ่น และอาจกระทบต่อการบีบอัดของปะเก็นได้

ด้วยเหตุนี้ เกณฑ์การตรวจสอบจึงควรกำหนดความสูง ขนาด และตำแหน่งที่ยอมรับได้ของความบกพร่องที่นูนขึ้นอย่างชัดเจน ตามข้อกำหนดด้านวิศวกรรมของลูกค้า

2. วิธีการตรวจสอบ: กล้องสแกนเส้นความละเอียด 8K ร่วมกับกล้องสแกนพื้นที่

ระบบตรวจสอบฝาสูบอ้างอิงนี้ใช้แนวทางการจับภาพสองแบบร่วมกัน เพื่อให้สอดคล้องกับเรขาคณิตการตรวจสอบที่แตกต่างกัน

ผิวผ่านการปิดผนึกของฝาสูบ

ผิวผ่านการปิดผนึกจะถูกตรวจสอบเพื่อหา:

• รอยขูดขีด
• ความบกพร่องที่นูนขึ้น
• การบิด
• ร้าว
• รอยกระแทก

เนื่องจากพื้นที่ผ่านการปิดผนึกมีความยาวและค่อนข้างแคบ จึงใช้กล้องสแกนเส้นความละเอียด 8K ร่วมกับแหล่งกำเนิดแสงสำหรับการสแกนเส้นโดยเฉพาะ

แทนที่จะจับภาพพื้นที่ทั้งหมดในรูปแบบภาพแบบดั้งเดิมเพียงภาพเดียว กล้องสแกนแบบไลน์จะเก็บข้อมูลพื้นผิวทีละบรรทัด ในขณะที่ชิ้นงานและกล้องเคลื่อนที่สัมพันธ์กัน

วิธีนี้ทำให้การถ่ายภาพแบบไลน์สแกนเหมาะเป็นพิเศษสำหรับพื้นที่ตรวจสอบที่ยาวและต่อเนื่อง

พื้นผิวรองรับสลักเกลียว

ตรวจสอบพื้นผิวรองรับสลักเกลียวของหัวสูบเพื่อหา:

• รอยขีดข่วนบนพื้นผิว
• ร้าว
• รอยกระแทก

พื้นที่เหล่านี้จะถูกตรวจสอบโดยใช้การจัดวางระบบภาพแบบแอเรียสแกน

พื้นผิวด้านล่างของหัวสูบ

ตรวจสอบพื้นผิวด้านล่างเพื่อหา:

• รอยขูดขีด
• ร้าว
• รอยกระแทก
• ข้อบกพร่องภายในบริเวณแถบซีลที่ระบุไว้

สามารถกำหนดค่าบริเวณที่ต้องตรวจสอบได้ตามรูปร่างจริงของหัวสูบและเกณฑ์คุณภาพที่ลูกค้ากำหนด

3. การกำหนดค่าฮาร์ดแวร์

ระบบรวมการถ่ายภาพแบบไลน์สแกนความละเอียดสูงเข้ากับการถ่ายภาพแบบแอเรียสแกนแบบดั้งเดิม

ระบบการสร้างภาพ

• กล้องสแกนแบบไลน์ 8K: 1 หน่วย
• กล้องสแกนแบบแอเรีย 12 ล้านพิกเซล: 1 หน่วย
• แหล่งกำเนิดแสงแบบไลน์สแกน: 1 ชุด
• แหล่งกำเนิดแสงแบบแหวน: 1 ชุด

กล้องสแกนแบบไลน์ 8K ใช้หลักสำหรับพื้นผิวการปิดผนึกที่ยาว ส่วนกล้องสแกนแบบแอเรีย 12 ล้านพิกเซลใช้สำหรับพื้นที่ตรวจสอบอื่นๆ

การจัดตำแหน่งหุ่นยนต์

สามารถตั้งค่าหุ่นยนต์ร่วมงานได้โดยใช้แบรนด์ต่างๆ ดังนี้:

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

หุ่นยนต์จัดวางระบบถ่ายภาพให้อยู่ที่ตำแหน่งการตรวจสอบต่าง ๆ ตามเส้นทางการตรวจสอบที่ตั้งโปรแกรมไว้

ฟังก์ชันด้านวิชั่นและข้อมูล

ระบบที่รวมไว้:

• การอ่านรหัส
• การตรวจสอบด้วยวิชั่นเครื่องมือ
• อัลกอริทึมการเรียนรู้เชิงลึก
• การติดตามผลการตรวจสอบ (Inspection traceability)
• การวิเคราะห์ข้อมูล
• การดูภาพจากระยะไกล

สิ่งนี้ทำให้ผลการตรวจสอบสามารถผูกโยงกับชิ้นงานแต่ละชิ้นได้ และเก็บรักษาไว้เพื่อใช้ในการวิเคราะห์คุณภาพในขั้นตอนต่อไป

4. ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค

ข้อกำหนดต่อไปนี้อ้างอิงจากข้อมูลผลิตภัณฑ์ที่เปิดเผยต่อสาธารณะสำหรับระบบที่กล่าวถึง

รอบเวลา 3.5 นาทีเป็นค่าประสิทธิภาพการใช้งานที่เผยแพร่ไว้ รอบเวลาจริงควรคำนวณตามรูปร่างของชิ้นงาน พื้นที่ที่ต้องตรวจสอบ การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ ความต้องการในการรับภาพและประมวลผลภาพ

5. เหตุใดจึงใช้กล้องสแกนเส้นสำหรับผิวปิดผนึกฝาสูบ?

คุณลักษณะสำคัญของโซลูชันนี้คือการใช้กล้องสแกนแบบไลน์ความละเอียด 8K แทนที่จะพึ่งพาแต่เพียงกล้องสแกนแบบแอเรีย

พื้นผิวที่ต้องปิดผนึกมักเป็นบริเวณที่ต้องตรวจสอบซึ่งมีความยาวและแคบ ด้วยกล้องสแกนแบบแอเรีย ระบบอาจจำเป็นต้องจับภาพหลายส่วนแล้วนำภาพมาต่อกัน

สิ่งนี้อาจก่อให้เกิดข้อกำหนดเพิ่มเติมในด้านต่อไปนี้

• ตำแหน่งการติดตั้งกล้อง
• การต่อกล้องภาพ
• บริเวณที่ทับซ้อนกัน
• ความสม่ำเสมอของแสง
• ระยะเวลาการตรวจสอบแต่ละครั้ง

ส่วนกล้องสแกนแบบไลน์จะจับภาพพื้นผิวอย่างต่อเนื่อง ทีละบรรทัด ขณะที่ชิ้นงานเคลื่อนที่สัมพัทธ์ต่อระบบถ่ายภาพ

สำหรับพื้นผิวแบบต่อเนื่องเช่นนี้ ปัจจัยสำคัญไม่ได้อยู่ที่จำนวนเมกะพิกเซลของกล้องเพียงอย่างเดียว แต่วิธีการถ่ายภาพต้องสอดคล้องกับรูปทรงเรขาคณิตและการเคลื่อนที่ของบริเวณที่ต้องตรวจสอบ

ดังนั้น กล้องสแกนแบบไลน์ความละเอียด 8K จึงสามารถให้วิธีการที่มีประสิทธิภาพสำหรับพื้นผิวที่ต้องปิดผนึกซึ่งมีความยาว และต้องการการจับภาพอย่างต่อเนื่องด้วยความละเอียดสูง

6. ปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือก

6.1 ทำให้การเคลื่อนที่สัมพัทธ์มีเสถียรภาพ

การถ่ายภาพแบบสแกนแนวเส้นมีความไวต่อการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างกล้องกับชิ้นงาน

ในขั้นตอนการออกแบบระบบ โครงการควรประเมิน:

• ความมั่นคงของความเร็วสายพานลำเลียงหรือระบบจัดตำแหน่ง
• ความมั่นคงของการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์
• ความแม่นยำในการจัดตำแหน่งชิ้นงาน
• ระยะห่างระหว่างกล้องกับชิ้นงาน
• ความสอดคล้องกันระหว่างการเคลื่อนที่กับการรับภาพ

การเคลื่อนที่ที่ไม่มั่นคงอาจส่งผลต่อการปรับขนาดภาพและความสม่ำเสมอของการตรวจสอบ

6.2 การกำหนดเกณฑ์สำหรับข้อบกพร่องที่นูนขึ้นและเว้าลงอย่างเป็นตัวเลข

คำเช่น "ข้อบกพร่องที่นูนขึ้น" หรือ "รอยบุบ" ไม่เพียงพอที่จะใช้เป็นเกณฑ์การยอมรับด้านวิศวกรรม

ข้อกำหนดการตรวจสอบควรระบุเกณฑ์ที่วัดค่าได้ เช่น:

• ความสูงของข้อบกพร่อง
• ความลึกของข้อบกพร่อง
• พื้นที่ของข้อบกพร่อง
• ความยาวของข้อบกพร่อง
• ตำแหน่งของข้อบกพร่อง

ควรจัดเตรียมตัวอย่างที่ผ่าน (OK) และไม่ผ่าน (NG) อย่างเป็นตัวแทนไว้ด้วย เพื่อใช้ในการฝึกและตรวจสอบอัลกอริธึม

6.3 กำหนดเขตการตรวจสอบแถบปิดผนึกให้ชัดเจน

แถบปิดผนึกเป็นบริเวณที่ต้องตรวจสอบอย่างสำคัญ

ขอบเขตของมันควรกำหนดไว้อย่างชัดเจนในซอฟต์แวร์การมองเห็น เพื่อให้:

• ไม่พลาดข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้อง
• พื้นที่ที่ไม่สำคัญต่อความปลอดภัยไม่ก่อให้เกิดสัญญาณเตือนที่ไม่จำเป็น
• ลักษณะเฉพาะของขอบไม่ถูกจัดประเภทผิดว่าเป็นข้อบกพร่อง

6.4 วางแผนเส้นทางหุ่นยนต์สำหรับรุ่นหัวสูบแบบต่าง ๆ

หากหัวสูบรุ่นต่าง ๆ ใช้สายการผลิตเดียวกัน เส้นทางการตรวจสอบด้วยหุ่นยนต์จะต้องปรับให้เหมาะสมกับแต่ละรุ่น

ดังนั้น โครงการควรประเมินประเด็นต่อไปนี้

• การระบุรุ่น
• การสลับโปรแกรมโดยอัตโนมัติ
• ระยะเวลาในการสลับเส้นทางของหุ่นยนต์
• ตำแหน่งการติดตั้งกล้อง
• ความแตกต่างของพื้นที่ที่ต้องตรวจสอบ
• การขยายรุ่นในอนาคต

7. การใช้ระบบการมองเห็นด้วยเทคโนโลยีการเรียนรู้เชิงลึกเพื่อตรวจสอบพื้นผิวที่ผ่านการกลึง

พื้นผิวหัวสูบหลังการกลึงอาจมีข้อบกพร่องที่มีรูปร่าง ขนาด และลักษณะภาพที่แตกต่างกัน

ระบบที่อ้างอิงนี้รวมการมองเห็นด้วยเครื่องจักรเข้ากับอัลกอริธึมการตรวจสอบแบบเรียนรู้เชิงลึก ซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดค่าบริเวณที่ต้องตรวจสอบและเกณฑ์การตรวจจับข้อบกพร่องต่าง ๆ ได้ตามชิ้นงาน

สำหรับโครงการจริง ประสิทธิภาพของอัลกอริธึมขึ้นอยู่กับคุณภาพและปริมาณของตัวอย่างที่ใช้ฝึกและตรวจสอบอย่างมาก

คลังตัวอย่างควรมีตัวอย่างที่เป็นตัวแทนของ:

• รอยขูดขีด
• ร้าว
• การบิด
• ความบกพร่องที่นูนขึ้น
• รอยกระแทก
• ลักษณะการกลึงปกติ
• ความแปรผันของพื้นผิวที่ไม่ควรจัดว่าเป็นข้อบกพร่อง

ประเด็นนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษต่อพื้นผิวที่ใช้ปิดผนึก ซึ่งลักษณะการกลึงที่ถูกต้องตามมาตรฐานและข้อบกพร่องที่แท้จริงอาจมีลักษณะภาพที่คล้ายคลึงกันค่อนข้างมาก

8. ศักยภาพด้านการตรวจสอบด้วยการมองเห็นด้วยเครื่องจักรของบริษัท บิ๊ก เบิร์ด อินดัสเทรียล

บริษัท ฮาร์บิน บิ๊ก เบิร์ด อินดัสเทรียล จำกัด (บิ๊ก เบิร์ด อินดัสเทรียล) ซึ่งเดิมชื่อ บริษัท ฮาร์บิน ชิมาดะ บิ๊ก เบิร์ด อินดัสเทรียล จำกัด ให้บริการโซลูชันแบบบูรณาการด้านการทำความสะอาดเชิงความแม่นยำสูงและระบบวิเคราะห์ภาพด้วยเครื่องจักรสำหรับงานในอุตสาหกรรมยานยนต์และการผลิตชิ้นส่วนความแม่นยำ

ธุรกิจด้านระบบวิเคราะห์ภาพด้วยเครื่องจักรของบริษัทครอบคลุมหกสาขาเฉพาะทาง ได้แก่

• โอเรียนท์ ซี — การตรวจสอบมิติและเรขาคณิต
• เซอร์เฟซ ซี — การตรวจสอบข้อบกพร่องบนพื้นผิว
• แอสเซมบลี ซี — การตรวจสอบการประกอบและการป้องกันข้อผิดพลาด (โปคา-โยเกะ)
• อินเนอร์ ซี — การตรวจสอบรูภายในและผนังด้านใน
• เพนท์ ซี — การตรวจสอบข้อบกพร่องบนพื้นผิวสี
• อัลกอริทึมและแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ — อัลกอริทึมและซอฟต์แวร์สำหรับระบบวิเคราะห์ภาพด้วยเครื่องจักร

สำหรับหัวสูบแบบกลึงแล้ว เซอร์เฟซ ซี สามารถปรับแต่งเพื่อใช้ตรวจสอบพื้นผิวปิดผนึก พื้นผิวรองรับ และพื้นที่ที่ผ่านการกลึงอื่นๆ ตามเกณฑ์ข้อบกพร่องที่ลูกค้ากำหนดและจังหวะการผลิต (แท็กท์)

อุปกรณ์นี้ยังสามารถผสานรวมฟังก์ชันการอ่านรหัสและระบบติดตามย้อนกลับ เพื่อเชื่อมโยงผลการตรวจสอบเข้ากับชิ้นงานแต่ละชิ้น

คำถามที่พบบ่อย

เหตุใดจึงใช้กล้องสแกนแบบไลน์แทนกล้องสแกนแบบพื้นที่

พื้นผิวปิดผนึกของหัวสูบมีความยาวค่อนข้างมากและต่อเนื่อง กล้องสแกนแบบพื้นที่อาจจำเป็นต้องถ่ายภาพหลายภาพแล้วนำภาพมาต่อกันเพื่อครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมด

กล้องสแกนแบบไลน์จับภาพพื้นผิวอย่างต่อเนื่องขณะชิ้นงานเคลื่อนที่ จึงเหมาะสำหรับพื้นผิวที่มีลักษณะเป็นแถวยาว ซึ่งต้องการคุณภาพของภาพที่สม่ำเสมอและการครอบคลุมอย่างต่อเนื่อง

เหตุใดข้อบกพร่องที่ยื่นสูงจึงมีความสำคัญเป็นพิเศษบนพื้นผิวปิดผนึก

ข้อบกพร่องที่ยื่นสูงอาจสร้างจุดสูงเฉพาะที่บริเวณระหว่างพื้นผิวที่สัมผัสกัน ซึ่งในขั้นตอนการประกอบอาจทำให้แรงกดแผ่นรองรับไม่สม่ำเสมอ หรือเกิดแรงโหลดเฉพาะจุด

เกณฑ์การยอมรับที่แท้จริงควรกำหนดจากข้อกำหนดด้านวิศวกรรมของลูกค้า และยืนยันด้วยตัวอย่างชิ้นงานที่ผ่านและไม่ผ่านการตรวจสอบซึ่งมีความเป็นตัวแทน

รอบเวลาการตรวจสอบ 3.5 นาที ช้าเกินไปสำหรับสายการผลิตแบบกลึงหรือไม่

การใช้งานที่อ้างอิงนี้จัดวางตำแหน่งไว้เป็นกระบวนการตรวจสอบในขั้นตอนสุดท้าย ดังนั้นจังหวะเวลา (takt) ของมันจึงไม่จำเป็นต้องสอดคล้องกับจังหวะเวลาของการกลึงในแต่ละขั้นตอนก่อนหน้าทั้งหมด

หากต้องการจังหวะเวลารวดเร็วขึ้น อาจพิจารณาทางเลือกต่อไปนี้

• สถานีตรวจสอบแบบขนาน
• เส้นทางการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ที่ปรับปรุงแล้ว
• หน่วยถ่ายภาพเพิ่มเติม
• การลดระยะการเคลื่อนที่ระหว่างการตรวจสอบ
• การประมวลผลภาพแบบขนาน

การกำหนดรูปแบบสุดท้ายควรดำเนินการผ่านการวิเคราะห์ระยะเวลาของรอบการทำงานอย่างครบถ้วน

ภาพจากการตรวจสอบสามารถเก็บรักษาได้นานเท่าใด

ระบบให้ฟังก์ชันการติดตามย้อนกลับ การวิเคราะห์ข้อมูล และการดูภาพจากระยะไกล ระยะเวลาที่เก็บภาพจริงขึ้นอยู่กับความจุของหน่วยจัดเก็บข้อมูลและข้อกำหนดด้านการจัดการคุณภาพของโรงงาน

สำหรับการใช้งานในการผลิต สัญญาทางเทคนิคควรระบุไว้ดังนี้

• ระยะเวลาที่เก็บรักษาภาพ
• รูปแบบการจัดเก็บ
• ปริมาณข้อมูล:
• วิธีการเรียกคืนภาพ
• ความสามารถในการติดตามย้อนกลับจากชิ้นงานไปยังภาพ
• ความต้องการสำรองพลังงาน

สรุป

การตรวจสอบชิ้นส่วนฝาสูบในขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตนั้นต้องอาศัยมากกว่าการพิจารณาเพียงว่าพื้นผิวที่ผ่านการกลึงแล้วนั้นดูเหมาะสมหรือไม่

สำหรับพื้นผิวที่ใช้ปิดผนึกและพื้นที่สำคัญอื่นๆ ที่ผ่านการกลึงแล้ว ระบบตรวจสอบจะต้องให้ภาพที่มีความเสถียร แสงสว่างที่เหมาะสม การกำหนดขอบเขตการตรวจสอบอย่างแม่นยำ และการจัดประเภทข้อบกพร่องอย่างเชื่อถือได้

วิธีการที่อ้างอิงนี้รวมกล้องแบบไลน์สแกนความละเอียด 8K กับกล้องแบบแอเรียสแกนความละเอียด 12 ล้านพิกเซล ระบบให้แสงเฉพาะทาง และระบบจัดตำแหน่งด้วยหุ่นยนต์ พร้อมฟังก์ชันการมองเห็นด้วยเครื่องจักร การเรียนรู้เชิงลึก และการติดตามย้อนกลับ

สำหรับพื้นผิวที่ใช้ปิดผนึกซึ่งมีความยาวมาก การถ่ายภาพแบบไลน์สแกนเป็นวิธีที่เหมาะสมในการดำเนินการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องด้วยความละเอียดสูง ส่วนพื้นผิวอื่นๆ และบริเวณที่ต้องการตรวจสอบเฉพาะจุด การถ่ายภาพแบบแอเรียสแกนจะให้ความครอบคลุมที่ยืดหยุ่น

ด้วยรอบเวลาการตรวจสอบที่ประกาศไว้ 3.5 นาที ระบบจึงให้วิธีการตรวจสอบคุณภาพฝาสูบปลายสายการผลิตที่สามารถปรับตั้งค่าได้ โดยจังหวะเวลาสุดท้ายและเกณฑ์การตรวจสอบจะขึ้นอยู่กับชิ้นงานเฉพาะและข้อกำหนดในการผลิต