Kiểm tra khuyết tật cuối dây chuyền cho nắp xy-lanh: Thị giác quét dòng 8K để kiểm tra bề mặt kín

Tổng Quan

Sau khi gia công, nắp máy cần được kiểm tra chất lượng cuối cùng trước khi rời khỏi dây chuyền sản xuất để lưu kho hoặc lắp ráp. Các khu vực kiểm tra chính bao gồm bề mặt kín của nắp máy, các bề mặt đỡ bu-lông và bề mặt đáy nắp máy .

Giải pháp kiểm tra thị giác cuối dây chuyền cho nắp máy của Big Bird Industrial kết hợp một máy ảnh quét dòng 8K, máy ảnh quét diện tích 12 MP, hệ thống chiếu sáng chuyên dụng và robot cộng tác để định vị nhằm phát hiện các vết xước, khuyết tật nhô cao, vết lõm, vết nứt và dấu va đập trên các bề mặt gia công quan trọng.

Hệ thống tham chiếu có chu kỳ kiểm tra công bố là 3,5 phút mỗi chi tiết , với thời gian chu kỳ cuối cùng có thể cấu hình theo yêu cầu về chi tiết gia công và kiểm tra.

1. Kiểm tra cuối dây chuyền đầu xi-lanh: Vì sao bề mặt kín lại quan trọng

Sau khi hoàn tất quá trình gia công và trước khi đầu xi-lanh rời khỏi dây chuyền sản xuất, kiểm tra cuối cùng cung cấp một điểm kiểm soát chất lượng quan trọng.

Đối với ứng dụng được tham chiếu, việc kiểm tra tập trung vào ba khu vực chính:

• Bề mặt làm kín nắp đầu xy-lanh
• Các bề mặt đỡ bu-lông nắp xy-lanh
• Bề mặt đáy nắp xy-lanh

Các khu vực này rất quan trọng vì chúng tạo thành các bề mặt tiếp xúc hoặc bề mặt kín trong quá trình lắp ráp. Các khuyết tật bề mặt như vết xước, vết lõm, vết nứt hoặc vùng nhô lên có thể ảnh hưởng đến điều kiện tiếp xúc giữa các chi tiết ghép nối.

Các khuyết tật nhô lên trên bề mặt kín

Các khuyết tật nhô lên cần được đặc biệt chú ý trên bề mặt kín.

Một phần nhô cục bộ có thể tạo thành điểm cao giữa các bề mặt ghép nối trong quá trình lắp ráp. Khi siết bu-lông, điều này có thể gây ra tải cục bộ không đều hoặc ảnh hưởng đến độ nén của gioăng.

Tuy nhiên, giới hạn chấp nhận thực tế phải do yêu cầu kỹ thuật của khách hàng quy định. Các thông số như chiều cao, độ sâu, diện tích và vị trí khuyết tật cần được định lượng thay vì chỉ dựa vào mô tả thị giác như "lồi lên" hoặc "lõm xuống."

Tại sao bề mặt làm kín khó chụp ảnh

Bề mặt làm kín thường tương đối phẳng, nhẵn và kéo dài. Điều này tạo ra một số thách thức cho thị giác máy:

• Các khuyết tật có thể có độ tương phản thấp so với bề mặt gia công
• Phản xạ có thể thay đổi tùy theo góc chiếu sáng
• Vùng kiểm tra có thể dài và hẹp
• Một camera quét diện tích đơn lẻ có thể không bao phủ toàn bộ bề mặt một cách hiệu quả

Đây là lúc kỹ thuật quét đường trở nên đặc biệt hữu ích.

2. Giải pháp kiểm tra: Thị giác quét đường 8K kết hợp thị giác quét diện tích

Hệ thống được đề cập sử dụng các công nghệ chụp ảnh khác nhau tùy theo hình học của vùng kiểm tra.

Bề mặt làm kín nắp đầu xy-lanh

Bề mặt làm kín được kiểm tra nhằm phát hiện:

• Vết xước
• Các khuyết tật nổi lên
• Vết lõm
• Rạn nứt
• Dấu va đập

Một máy ảnh quét dòng 8K và hệ thống chiếu sáng chuyên dụng cho quét dòng được sử dụng để chụp liên tục bề mặt niêm phong dài.

Các bề mặt đỡ bu-lông nắp xy-lanh

Các bề mặt đỡ bu-lông được kiểm tra nhằm phát hiện:

• Vết xước
• Rạn nứt
• Dấu va đập

Các vùng này được bao phủ bởi cấu hình thị giác quét diện tích.

Bề mặt đáy nắp xy-lanh

Kiểm tra bề mặt đáy nhằm phát hiện:

• Vết xước
• Rạn nứt
• Dấu va đập
• Các khuyết tật nằm trong vùng dải kín quy định

Các vùng kiểm tra có thể được xác định trong phần mềm thị giác dựa trên hình học thực tế của đầu xi-lanh và các tiêu chí chất lượng do khách hàng quy định.

3. Tại sao sử dụng máy ảnh quét dòng 8K?

Việc lựa chọn giữa quét dòng và quét diện tích nên dựa trên hình học kiểm tra và chuyển động tương đối , chứ không đơn thuần dựa vào độ phân giải của máy ảnh.

Đối với bề mặt kín dài, máy ảnh quét diện tích có thể yêu cầu nhiều hình ảnh để bao phủ toàn bộ khu vực kiểm tra. Các hình ảnh này sau đó có thể cần được căn chỉnh hoặc ghép lại với nhau.

Điều này có thể làm tăng độ phức tạp của hệ thống và phát sinh thêm các yếu tố cần xem xét, ví dụ như:

• Chồng lấn hình ảnh
• Độ đồng đều về độ sáng
• Vị trí đặt camera
• Độ chính xác nối
• Thời gian chu kỳ kiểm tra

Máy ảnh quét đường thẳng ghi lại bề mặt từng đường một khi chi tiết gia công và máy ảnh chuyển động tương đối với nhau. Hình ảnh thu được có thể biểu thị một dải kiểm tra liên tục.

Nguyên tắc cốt lõi là:

Khu vực kiểm tra liên tục dài → chuyển động tương đối được kiểm soát → thu nhận hình ảnh theo từng đường.

Đối với bề mặt kín nắp xy-lanh, phương pháp này có thể cung cấp cách hiệu quả để đạt được độ bao phủ hình ảnh liên tục và độ phân giải cao.

Hiệu suất thực tế của máy ảnh quét đường thẳng vẫn phụ thuộc vào các yếu tố như độ ổn định của chuyển động, độ phân giải quang học, điều kiện chiếu sáng, khoảng cách từ máy ảnh đến chi tiết gia công và kích thước khuyết tật yêu cầu.

4. Cấu hình phần cứng

Thiết bị tham chiếu kết hợp cả kỹ thuật chụp ảnh quét đường thẳng và quét diện tích.

Hệ thống tạo hình

• máy ảnh quét đường thẳng 8K: 1 đơn vị
• máy ảnh quét diện tích 12 MP: 1 đơn vị
• Nguồn sáng quét dòng: 1 Bộ
• Đèn Ring Light: 1 Bộ

Máy ảnh quét dòng 8K chủ yếu được sử dụng cho bề mặt niêm phong dài, trong khi máy ảnh quét vùng bao phủ các khu vực kiểm tra còn lại.

Định vị tự động hóa

Các robot cộng tác có thể được cấu hình bằng các thương hiệu bao gồm:

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

Robot định vị máy ảnh theo đường dẫn kiểm tra đã lập trình và hình học chi tiết gia công.

Chức năng thị giác và dữ liệu

Hệ thống tích hợp:

• Đọc mã
• Kiểm tra Hình ảnh Máy móc
• Các thuật toán học sâu
• Khả năng truy xuất kết quả kiểm tra
• Phân tích dữ liệu
• Xem từ xa

Điều này cho phép kết nối kết quả kiểm tra với từng chi tiết gia công cụ thể nhằm phục vụ phân tích chất lượng và truy xuất nguồn gốc sau đó.

5. Thông Số Kỹ Thuật

Các thông số kỹ thuật sau đây dựa trên thông tin sản phẩm công khai dành cho hệ thống được tham chiếu.

Mục	Thông số kỹ thuật
Ứng dụng	Xe thương mại, xe chở khách, bao gồm cả xe năng lượng mới (NEV)
Chi tiết gia công	Các bộ phận truyền động năng lượng mới; các bộ phận truyền động diesel và xăng
Chu kỳ kiểm tra đã công bố	3,5 phút
Máy ảnh quét dòng	8K × 1
Máy ảnh quét vùng	12 MP × 1
Nguồn sáng quét dòng	1 Bộ
Đèn vòng	1 Bộ
Máy tính công nghiệp	Advantech
Các lựa chọn robot	Elite, SIASUN, Han's Robot, JAKA
Công nghệ kiểm tra	Thị giác máy tính kết hợp học sâu
Chức năng	Đọc mã, kiểm tra, truy xuất nguồn gốc, phân tích dữ liệu và xem từ xa

Thị trường chu kỳ 3,5 phút là giá trị ứng dụng được công bố , không phải là cam kết về thời gian chu kỳ chung. Thời gian nhịp thực tế cần được đánh giá dựa trên thiết kế nắp xy-lanh, phạm vi kiểm tra, chuyển động của robot cũng như yêu cầu thu ảnh và xử lý ảnh.

6. Các yếu tố quan trọng cần xem xét khi lựa chọn

6.1 Điều khiển chuyển động tương đối cho kiểm tra quét dòng

Việc tạo ảnh quét dòng phụ thuộc vào chuyển động tương đối được kiểm soát giữa máy ảnh và chi tiết gia công.

Do đó, thiết kế hệ thống cần xem xét:

• Tính ổn định về tốc độ băng chuyền hoặc vị trí
• Độ chính xác chuyển động của robot
• Định vị phôi
• Khoảng cách từ camera đến phôi
• Kích hoạt đồng bộ hóa
• Tốc độ thu ảnh

Chuyển động không ổn định có thể ảnh hưởng đến hình học ảnh và tính nhất quán của việc kiểm tra.

6.2 Định lượng các khuyết tật nhô cao và lõm xuống

Tiêu chí kiểm tra cần xác định các giới hạn đo được đối với các khuyết tật nhô cao và lõm xuống.

Ví dụ:

• Chiều cao tối đa cho phép
• Độ sâu tối đa cho phép
• Diện tích nhỏ nhất có thể phát hiện
• Độ dài khuyết tật
• Vị trí lỗi

Cần chuẩn bị các mẫu đại diện đạt tiêu chuẩn (OK) và không đạt tiêu chuẩn (NG) để phát triển và xác thực thuật toán.

6.3 Xác định rõ vùng băng dán kín

Dải niêm phong là một trong những khu vực kiểm tra quan trọng nhất.

Các ranh giới của nó cần được xác định rõ ràng trong phần mềm thị giác để tránh:

• Bỏ sót khuyết tật gần ranh giới kiểm tra
• Cảnh báo sai từ các khu vực không quan trọng
• Phân loại sai các đặc điểm mép bình thường

6.4 Lập kế hoạch đường đi cho robot đối với nhiều mẫu

Khi nhiều mẫu nắp xy-lanh được sản xuất trên cùng một dây chuyền, mỗi mẫu có thể yêu cầu một đường kiểm tra khác nhau.

Do đó, hệ thống cần xem xét:

• Nhận dạng tự động mô hình
• Chuyển đổi chương trình
• Thời gian chuyển đổi đường đi của robot
• Sự khác biệt về khu vực kiểm tra
• Vị trí đặt camera
• Mở rộng sang các mẫu xe tương lai

7. Kiểm tra bề mặt nắp xy-lanh đã gia công bằng học sâu

Bề mặt nắp xy-lanh đã gia công có thể chứa các khuyết tật với đặc điểm hình ảnh khác biệt đáng kể.

Hệ thống được đề cập kết hợp thị giác máy với các thuật toán học sâu để hỗ trợ các vùng kiểm tra có thể cấu hình và phân loại khuyết tật.

Hiệu suất thực tế của thuật toán phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng cơ sở dữ liệu mẫu.

Một dự án thực tế nên bao gồm các ví dụ tiêu biểu cho:

• Vết xước
• Rạn nứt
• Vết lõm
• Các khuyết tật nổi lên
• Dấu va đập
• Dấu vết gia công bình thường
• Các biến đổi bề mặt chấp nhận được

Các đặc điểm gia công bình thường đặc biệt quan trọng vì hệ thống thị giác phải phân biệt giữa các đặc tính sản xuất hợp lệ và các khuyết tật chất lượng thực sự.

8. Khả năng kiểm tra thị giác máy của Big Bird Industrial

Công ty TNHH Công nghiệp Big Bird Cáp Nhĩ Tân (Big Bird Industrial), trước đây là Công ty TNHH Công nghiệp Big Bird Shimada Cáp Nhĩ Tân, cung cấp các giải pháp tích hợp về làm sạch công nghiệp chính xác và thị giác máy cho các ứng dụng ô tô và chế tạo chính xác.

Hoạt động kiểm tra thị giác máy của công ty bao gồm sáu lĩnh vực chuyên biệt:

• Orient See — kiểm tra chiều và hình học
• Surface See — kiểm tra khuyết tật bề mặt
• Assembly See — kiểm tra trong quá trình lắp ráp và phòng tránh sai sót
• Inner See — kiểm tra lỗ bên trong và thành trong
• Kiểm tra sơn — kiểm tra khuyết tật trên bề mặt sơn
• Nền tảng phần mềm và thuật toán — các thuật toán và phần mềm thị giác máy

Đối với nắp xy-lanh đã gia công, Surface See có thể được cấu hình để kiểm tra các bề mặt làm kín, các khu vực đỡ bu-lông và các vùng gia công quan trọng khác theo tiêu chí khuyết tật và nhịp sản xuất của khách hàng.

Các chức năng đọc mã và truy xuất nguồn gốc cũng có thể được tích hợp để liên kết kết quả kiểm tra với từng chi tiết cụ thể.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nên dùng camera quét dòng thay vì camera quét diện tích?

Bề mặt làm kín của nắp xy-lanh là một vùng kiểm tra dài và liên tục. Một camera quét diện tích có thể yêu cầu nhiều ảnh để bao phủ toàn bộ vùng, sau đó cần căn chỉnh hoặc ghép ảnh.

Một camera quét đường thẳng ghi lại bề mặt liên tục, từng đường một, khi xảy ra chuyển động tương đối giữa camera và chi tiết. Điều này khiến nó đặc biệt phù hợp cho các vùng kiểm tra kéo dài.

Tại sao các khuyết tật nhô cao lại quan trọng trên bề mặt làm kín?

Một khuyết tật nhô cao có thể tạo ra một điểm cao cục bộ giữa hai bề mặt tiếp xúc. Trong quá trình lắp ráp, điều này có thể ảnh hưởng đến độ nén của gioăng hoặc gây ra tải cục bộ không đều.

Ngưỡng chấp nhận thực tế cần được xác định dựa trên yêu cầu kỹ thuật của khách hàng và được xác thực bằng các mẫu đạt (OK) và không đạt (NG) tiêu biểu.

Chu kỳ kiểm tra 3,5 phút có quá chậm đối với một dây chuyền gia công hay không?

Hệ thống tham chiếu được thiết kế cho kiểm tra cuối dây chuyền , do đó thời gian chu kỳ của nó không nhất thiết phải khớp với thời gian chu kỳ gia công của từng công đoạn phía trước.

Nếu yêu cầu thời gian tact ngắn hơn, các phương án khả thi bao gồm:

• Các trạm kiểm tra song song
• Tối ưu hóa đường di chuyển của robot
• Thêm các đơn vị chụp ảnh
• Xử lý ảnh song song
• Giảm chuyển động robot không cần thiết

Cần thực hiện phân tích toàn diện về thời gian chu kỳ trước khi lựa chọn thiết bị cuối cùng.

Ảnh khuyết tật có thể được lưu trữ trong bao lâu?

Hệ thống cung cấp các chức năng truy xuất nguồn gốc, phân tích dữ liệu và xem từ xa. Thời gian lưu trữ ảnh thực tế phụ thuộc vào cấu hình bộ nhớ và yêu cầu quản lý chất lượng tại nhà máy.

Đối với các ứng dụng sản xuất, đặc tả kỹ thuật cần xác định rõ các yêu cầu sau:

• Thời gian lưu trữ hình ảnh
• Dung tích lưu trữ
• Định dạng dữ liệu
• Phương pháp truy xuất
• Sự liên kết giữa phôi và hình ảnh
• Chiến lược sao lưu

Kết luận

Việc kiểm tra đầu cuối của nắp xy-lanh đòi hỏi nhiều hơn là chỉ xác định xem bề mặt đã gia công có trông chấp nhận được về mặt thị giác hay không.

Đối với các bề mặt kín quan trọng và bề mặt tiếp xúc, hệ thống kiểm tra cần kết hợp công nghệ chụp ảnh phù hợp, chuyển động ổn định, chiếu sáng được kiểm soát, vùng kiểm tra được xác định rõ ràng và phân loại khuyết tật đáng tin cậy .

Giải pháp tham chiếu này kết hợp một máy ảnh quét dòng độ phân giải 8K, máy ảnh chụp diện tích 12 MP, hệ thống chiếu sáng chuyên dụng và cơ chế định vị bằng robot cộng tác , cùng với các chức năng thị giác máy tính, học sâu và truy xuất nguồn gốc.

Đối với các bề mặt kín dài, việc chụp ảnh quét dòng cung cấp một phương pháp thực tế để kiểm tra liên tục ở độ phân giải cao. Việc chụp ảnh chụp diện tích sau đó có thể được sử dụng cho các vùng kiểm tra cục bộ khác.

Với chu kỳ kiểm tra được công bố 3,5 phút , hệ thống cung cấp giải pháp có thể cấu hình để kiểm tra khuyết tật ở cuối dây chuyền cho nắp xy-lanh đã gia công. Nhịp sản xuất cuối cùng, cấu hình quang học và tiêu chí kiểm tra cần được xác định dựa trên yêu cầu cụ thể của chi tiết gia công và sản xuất.