Онлайн система за измерване на габаритите на сложни структурни части: ключови съображения за измерване на положението на отворите в автомобилни подрамки

Общ преглед

Автомобилните подрамки са сложни заварени структурни сглобки, чиято размерна точност пряко влияе върху монтирането на окачването, подреждането на управлението и качеството на последващата сглобка. Деформацията от заваряване и натрупаните технологични отклонения могат да предизвикат отклонения в положението на критичните монтажни отвори, което прави надеждната размерна инспекция задължителна.

Онлайн системата за измерване на размерите на сложни структурни части използва съвпадение на шаблони с подпикселна точност и измерване с множество камери за инспекция на положението на отворите в автомобилни подрамки. Публикуваните спецификации включват измервателна точност ±0,1 mm, повторяемост на измерванията ±0,02 mm и такт-време за производство от 30 до 60 секунди, в зависимост от работната част и конфигурацията на системата.

Тази статия обяснява техническия подход, ключовите спецификации и практическия аспект на интегрирането на инспекцията на положението на отворите в подрамката в автомобилна производствена линия.

1. Защо размерната инспекция е от значение за автомобилните подрамки

Автомобилната подрамка обикновено представлява заварена сглобка, изработена от тръби, листов метал, штампувани компоненти и други конструктивни части. Тя осигурява монтажни и позиционни точки за окачването и управлението, като същевременно служи като важна носеща конструкция под кузова на превозното средство.

Поддържането на размерната последователност може да бъде предизвикателство por поради няколко причини:

• Деформация при заваряване: Топлината, внесена по време на заваряване, може да предизвика локално свиване и деформация.

• Натрупана производствена вариация: Грешки в позиционирането на отделните компоненти и на промежуточните процеси могат да се натрупат в крайната сглобка.

• Сложни геометрични взаимовръзки: Множество монтажни отвори трябва да запазват зададените си положения спрямо референтните характеристики на детайла.

• Високи производствени изисквания: Ръчната инспекция може да е трудно стандартизирана и интегрирана в производството с висок обем.

Ако критичните позиции на монтажните отвори излязат извън зададените им допуски, сглобяването може да стане затруднено и може да се наложи коригираща работа. В зависимост от приложението размерните отклонения също могат да повлияят на геометрията на подвеската и подравняването на превозното средство.

Поради тези причини производителите могат да изискват 100% инспекция на критичните характеристики на подрамката, като автоматизираното измерване се извършва в края на заваръчната или сглобителната линия.

2. Техническо решение: Прилагане на многокамерно измерване върху сложни конструкции

Системата за онлайн измерване на размерите е проектирана да измерва геометричните размери и позициите на отворите върху автомобилни подрамки и други сложни структурни компоненти.

Системата интегрира няколко функционални модула:

• Визуална система за заснемане

• система за разпознаване на 2D изображения

• система за 3D измерване на размерите

• Интерфейс за взаимодействие с потребител

• Калибрираща система

• Система за статистически анализ и отчетност

Неговият метод за измерване комбинира обработка на изображения с подпикселно разрешение, корекция чрез референтна цел и геометрични изчисления с множество камери.

2.1 Съвпадане на шаблони с подпикселно разрешение

Съвпадането на шаблони с подпикселно разрешение определя местоположението на целева характеристика в изображението с разрешение, по-високо от това на единичен пиксел в изображението, при подходящи условия за заснемане и калибриране.

Публикуваното пространствено разрешение на изображението е 0,02–0,05 мм на пиксел. Това позволява идентифицирането на отвори и други дефинирани точки за измерване върху сложни структурни части.

Разрешението на изображението не бива да се смесва с общата точност на измерването. Фактическите резултати зависят също така от качеството на калибрирането, геометрията на камерата, осветлението, дефиницията на характеристиката, позиционирането на детайла и алгоритъма за измерване.

2.2 Корекция чрез референтна цел

Позиционният референтен маркер е инсталиран от противоположната страна на разположението на камерите. По време на снемането на изображения системата идентифицира позицията на изображението на маркера и я използва за коригиране на малки промени в относителното позициониране, включително незначителни отмествания, които могат да възникнат поради температурни колебания.

Тази корекция, базирана на референтния маркер, подобрява съгласуваността на измерванията, стига референтният маркер и разположението на камерите да остават в рамките на валидираните работни условия на системата.

2.3 Изчисляване на тримерните координати чрез множество камери

Всяка камера наблюдава изображението на характеристики, свързани с множество точки за измерване върху обработваната детайл. Една и съща точка за измерване се наблюдава от няколко камери, което позволява на системата да изчисли нейните триизмерни пространствени координати чрез стереометрична геометрия.

Този подход позволява на системата да оценява позициите на отворите в триизмерно пространство, а не да разчита изключително на измервания от едно двуизмерно изображение.

За производствени приложения стратегията за измерване трябва да се определи спрямо чертежа на компонента, включително референтната система, критичните местоположения на отворите и приложимите геометрични допуски.

3. Технически спецификации

Следните стойности са взети от публикуваната информация за продукта. Окончателните спецификации трябва да бъдат потвърдени за избрания работен предмет и конфигурация на системата.

Важно различие: Времето за такт на производствения цикъл включва повече от само обработката на изображения. Натоварването, позиционирането, стягането, комуникацията и разтоварването на работната част могат да повлияят на действителния цикъл на линията. Затова времето за измерване на изображението – 10–20 секунди – не трябва да се счита еквивалентно на пълното време за такт на производствения цикъл.

Публикуваната информация за продукта посочва също „няма пропуснати открития“ и механично изискване за позициониране „по-голямо от ±2,5 mm“. Тези твърдения трябва да бъдат уточнени с доставчика на оборудването, преди да се използват като безусловни гаранции за приемане или инженерни граници.

4. Основни съображения при избора за инспекция на подрамка

4.1 Създаване на библиотека с точки за измерване за множество модели

Автомобилните производители често произвеждат няколко варианта на подрамки. Преди избора на системата съставете списък с точки за измерване за всеки модел, включващ критичните монтажни отвори, ориентиращите отвори и техните базови точки, дефинирани в чертежите.

Предварително конфигурираната библиотека от точки може да опрости превключването между модели и да намали необходимостта от създаване на нови програми за инспекция за всеки вариант. Фактическото време за преход все още ще зависи от разликите в геометрията на детайлите, конструкцията на приспособленията и изискванията за позициониране.

4.2 Оценка на позиционирането на детайлите и повтаряемостта на приспособленията

Сварените компоненти могат да имат разпръснати капки, заострени ръбове, локални деформации и неравни контактни повърхности. Затова допускът за позициониране на системата трябва да се оценява заедно с повтаряемостта на приспособлението и реалните ориентиращи елементи на детайла.

Публикуваната механична спецификация за позициониране трябва да бъде потвърдена писмено. По-специално, трябва да се поясни какво означава „по-голямо от ±2,5 mm“ в контекста на обхвата на позициониране, допустимото отклонение и точността на измерването.

Широкият допуск за позициониране не отменя необходимостта от стабилно и повтаряемо поставяне на детайлите.

4.3 Валидиране на осветлението върху реални детайли

Подрамниците могат да комбинират изсечени повърхности, заварени области, покрити участъци и машинно обработени елементи. Тези повърхности могат да създават различни характеристики на отражение и контраст на изображението.

Преди окончателното утвърждаване на системата предоставете представителни работни части за пробни осветлителни тестове. Потвърдете, че критичните отвори и референтните елементи могат да се идентифицират последователно при реалистични производствени условия.

4.4 План за бъдещи варианти на продукта

Ако инспекционната система по-късно може да бъде разширена за допълнителни структурни компоненти, отдайте предимство на конфигурируеми инспекционни диапазони, многократно използваеми програми за измерване и предварително конфигурирано превключване между модели.

Потвърдете предварително кои промени могат да се осъществят чрез софтуерна конфигурация и кои може да изискват нови фиксиращи устройства, допълнителни камери, оптични настройки или хардуерни модификации.

4.5 Дефиниране на критериите за приемане преди инсталация

Робустен план за приемане трябва да определи:

• Точните точки за измерване и референтната система

• Изискваната точност и възпроизводимост на измерванията

• Методология за сравнение с координатна измервателна машина (CMM)

• Изисквания за повтаряемост и възпроизводимост на измервателните инструменти, когато е приложимо

• Време за инспекция и пълно производствено тактово време

• Изисквания за промяна на модела и проследимост

• Процедури за калибриране и поддръжка

Определянето на тези критерии преди инсталацията помага да се съгласуват възможностите на системата за машинно зрение с изискванията за качество на производствената линия.

5. Възможности за инспекция чрез машинно виждане на Big Bird Industrial

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. предлага решения за промишлено прецизно почистване и машинно зрение за производствени приложения. Портфолиото й за машинно зрение обхваща няколко специализирани категории за инспекция:

• Orient See: Инспекция на геометрични размери и положение

• Surface See: Инспекция на повърхностни дефекти

• Assembly See: Потвърждаване на сглобяването и грешкоустойчивост в края на производствената линия

• Inner See: Инспекция на вътрешни отвори и кухини

• Knight See: Инспекция на дефекти по боядисаната повърхност

• Mou See: Софтуерни алгоритми и платформа за инспекция

За сложни заварени компоненти, като автомобилни подрамки, онлайн системата за геометрична инспекция може да бъде част от по-широка стратегия за контрол на производственото качество. В зависимост от изискванията към процеса геометричната инспекция може да се координира с почистването и инспекцията на повърхностни дефекти, за да помогне на производителите да управляват множество точки за контрол на качеството преди последващата сглобка.

Big Bird Industrial по-рано се е наричала Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd. Компанията продължава да разработва промишлени решения за почистване и инспекция за автомобилно и прецизно производство.

Често задавани въпроси

Въпрос 1. Заваръчната деформация влияе ли върху резултатите от измерването на подрамката?

Системата измерва действителната геометрия на работната част в състоянието ѝ по време на инспекцията. Заваръчната деформация е следователно едно от условията, които геометричната инспекция има за цел да идентифицира.

Обаче заготовката трябва да се позиционира последователно. Ако един и същ компонент лежи по различен начин в приспособлението между измерванията, резултатите могат да се различават. Подходящи ориентиращи елементи, ограничения на приспособлението и ясно дефинирана система за референтни точки помагат за решаване на този проблем.

Въпрос 2. Трудно ли е превключването между различни модели на подрамки?

Системата поддържа потребителски конфигурируеми обхвати за инспекция и предварително конфигурирани модели за инспекция с превключване с едно натискане.

Фактическото време за преориентация зависи от разликите между варианти на заготовките, особено в конструкцията на приспособлението и ориентиращите разположения. Съвместимостта с множество модели трябва да бъде включена в техническата спецификация и потвърдена по време на приемното тестване.

Въпрос 3. Колко точки за измерване може да инспектира системата?

Необходимият брой точки зависи от критичните монтажни отвори, ориентиращите отвори и други елементи, посочени в чертежите на компонента.

Системата използва няколко камери за наблюдение на няколко характеристики на работната част, като всяка точка за измерване се наблюдава от няколко камери за изчисляване на 3D координатите. Дали дадена конкретна конфигурация на камерите може да обхване всички необходими точки, зависи от геометрията на детайла, разположението на камерите, зоната им на обхващане и изискваната производителност при измерване. Препоръчва се провеждане на оценка на възможността за конкретна работна част.

Въпрос 4. Може ли системата да открива и повърхностни дефекти?

Системата за измерване на размерите, описана тук, е проектирана предимно за измерване на положението на отворите и други геометрични размери.

Повърхностните дефекти, като драскотини, следи от удар и несъвършенства, свързани с леенето, изискват отделна функция за инспекция на дефектите. Ако са необходими както измерване на размерите, така и инспекция на повърхността по една и съща производствена линия, конфигурацията на оборудването трябва да бъде оценена по време на етапа на проектиране на решението.

Въпрос 5. Как трябва да се проверява точността на измерването?

Точността трябва да се проверява чрез представителни работни части и определен референтен метод, например чрез сравнение с калибрирана координатна измервателна машина (CMM). Трябва да се вземат предвид също така повтаряемостта, подравняването по базови точки, последователността на приспособленията, калибрацията и условията на околната среда.

Публикуваните стойности за точност са референтни спецификации; действителната производителност трябва да се потвърди спрямо чертежите, допуските и критериите за приемане на клиента.

Заключение

Автоматизираната инспекция на позициите на отворите в подрамките помага на производителите да следят размерната последователност на сложни заварени конструкции и да интегрират критични измервания в производствения процес.

Практично решение комбинира съвпадение на шаблони с подпикселно разрешение, триизмерно измерване с множество камери, стабилно фиксиране на детайлите, валидирани осветителни решения и конфигурируеми програми за инспекция. Освен водещите стойности за точност, успешното внедряване зависи от ясно дефинирани базови точки, изпитания с представителни работни части, повтаряемо позициониране и план за производствено приемане.

Big Bird Industrial, порано Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., предлага решения за промишлено почистване и машинно виждане за автомобилно производство и други приложения с висока прецизност. За проекти за инспекция на подрамки подходящата конфигурация на системата трябва да се определи въз основа на чертежите на компонентите, критичните точки за измерване, изискванията към такта на линията и резултатите от проверката на място.