Пет класа дефекти, една камера, държана от робот

Общ преглед

Голяма боядисана част има по-голяма повърхност от тази, която може да бъде икономично охващана от фиксирана камера. Бампер, врата, капак на багажника или предница имат няколко страни с различна кривина, а за покриване на всички тях от фиксирани позиции са необходими отделна камера за всяка страна и отделен източник на светлина за всяка камера.

Монтирането на камерата върху робот променя това съотношение. Един сензор и един източник на светлина се придвижват последователно към всяка страна, а роботът осигурява обхвата, който иначе би изисквал масив от камери. Стоимостта се плаща чрез движение: всяка гледка става път, а всеки път трябва да е достатъчно точен, за да е еднаква геометрията на осветлението при хилядната детайла и при първата.

Тази статия описва какви елементи може да инспектира станция с роботизирана ръка, как осветлението се движи заедно с камерата и къде точно се прилага изискването за точност. Компанията Big Bird Industrial (по-рано Shimada Big Bird Industrial) произвежда системи за почистване и застраняване на заострени ръбове за компоненти на автомобилни трансмисии от 2001 г., а подходът за инспекция тук следва производствените станции за боядисани външни части.

1. Защо да се монтира камерата върху робот

Аргументът е свързан с обхвата на всеки сензор и става решаващ с увеличаването на размерите на детайла.

Много повърхности, един сензор

Боядисана капакова част има горна повърхност, странична повърхност, ръб с радиус, вътрешен фланец и често сложна крива между тях. Всяка от тези повърхности е насочена към камерата под различен ъгъл и изисква осветление под специфичен ъгъл спрямо нея. Роботът може да държи както камерата, така и източника на светлина в фиксирано взаимно разположение и да представя това разположение пред всяка повърхност.

Варианти без нова оптика

Станцията, построена за един панел, става бездействаща при смяна на модела. Главата, държана от робот, обработва нов вариант чрез обучение по нова траектория, което е програмиране, а не производствена задача. Това свойство е причината тази подредба да се среща на линии, произвеждащи няколко варианта панели при умерени обеми за всеки.

2. Петте класа

Оцветената външна повърхност има дефектни класове, които се различават по размер, контраст и начин на реагиране на светлината, като от една станция се очаква да открие всички пет.

Частици и плитки вдлъбнатини

Частицата е локално изпъкване, което изкривява зеркален блясък, а плитката вдлъбнатина е локална промяна в наклона на по-голяма площ. И двете се разкриват чрез насочено отражение: блясъкът се изкривява там, където се изкривява повърхността. Нито едното не е видимо при разсеяна светлина, поради което станция, която проверява само при разсеяна осветеност, пропуска и двете.

Пробойни дупки, драскотини и подтичания

Дупчица е тъмна точка с остър ръб, драскотина е линия, която разпръсва светлината, а проточване е промяна в дебелината на филма, която променя локалния наклон в дълга и тясна област. Тези три дефекта реагират на различни посоки на светлината: дупчицата – на коаксиална, драскотината – на малък ъгъл, проточването – на падаща под близък до повърхността ъгъл светлина по цялата му дължина.

3. Осветление, което се движи

Когато камерата се движи, светлината трябва да се движи заедно с нея, което променя дизайна и на двете.

Фиксирана връзка

Практичното решение е глава, която носи камера и източник на светлина в фиксирана механична връзка, така че ъгълът на падане върху повърхността зависи само от траекторията, а не от това къде се намира роботът в рамките на работното си пространство. Това прави зададената траектория възпроизводима: геометрията е свойство на главата, а не на позицията.

Тегло и ускорение

Глава, която носи източник на светлина, е по-тежка от гола камера, а роботът трябва да я ускорява между кадрите без вибрации, които размазват експозицията. Това ограничение определя дизайна на главата не по-малко от оптическите изисквания и е причината роботизираните глави да използват формирани светловоди вместо големи корпуси на лампи.

4. Къде се прилага изискването за точност

Повтаряемостта на траекторията не се измерва в милиметри позиция. Тя се измерва чрез стабилността на геометрията на осветлението върху повърхността.

Ъгълът има по-голямо значение от позицията

Изгледът, който е изместен с един милиметър от целта, все още показва същата повърхност, но изгледът, при който ъгълът на светлината се различава с няколко градуса, води до различно отражение и следователно до различно изображение. Изискването, което има значение, е ъгловата повтаряемост на главата спрямо повърхността, която при извита плоча варира по целия път.

Разстояние до обекта и фокусиране

Работното разстояние трябва да се поддържа достатъчно точно, за да останат фокусът и увеличението постоянни, тъй като променящото се увеличение премества мащаба на дефекта спрямо пикселната мрежа и нарушава всеки праг за размер. При голяма плоча пътят следователно включва корекция в нормална посока, а не само позиционна корекция.

5. Цикловият бюджет

Станцията, държана от робот, прекарва цикъла си в движение, а не в експониране – обратното на станция с фиксирана камера.

Изгледите определят времето

Всеки лицев ъгъл изисква поне един кадър за всеки режим на осветление, а панел с пет лицеви ъгъла и два режима изисква десет експозиции плюс времето за преминаване между тях. При бампер или комплект затварящи елементи може да се постигне цикъл от петнадесет секунди или по-малко, но това се постига чрез планиране на траекторията така, че последователните кадри да са разположени близо един до друг, а не чрез по-бързо експониране.

Мястото, където се губи време

Времето се губи при промяна на посоката и при връщане в безопасно положение. Траектория, която обхожда лицевите ъгли в последователност с големи скокове, прекарва повече време в придвижване, отколкото в заснемане, което е причината редът на кадрите да представлява оптимизация, а не произволен списък.

6. Когато фиксираните камери печелят

Станция с роботизирано държане не е универсално по-добра. Когато детайлът е малък и се подава в една ориентация, станция с неподвижни многокамерни устройства няма време за движение и няма траектория за поддържане, поради което надвишава робота както по времетраене на цикъла, така и по надеждност.

Изборът следва от броя на повърхностите и броя на варианти. Много повърхности и много варианти насочват към използване на робот; една повърхност и един вариант насочват към използване на фиксирани камери. Станция, проектирана за един високопроизводителен панел с една критична повърхност, не изисква робот, а добавянето му води до допълнително поддръжка без подобряване на обхвата.

7. Проверка на станция с роботно държане

Проверката трябва да тества както траекторията, така и оптиката, тъй като траекторията е мястото, където се намира променливостта.

Референтен панел с дефекти на известни позиции се представя многократно и станцията трябва да ги открива с еднаква честота всеки път и с еднакъв измерен размер. Ако станция открива частица при първото преминаване, но я пропуска при третото, това сочи проблем с траекторията или стабилността на осветлението — поправката е различна от тази при проблем с прага на откриване.

8. Планиране на траекторията за обхват

Траекторията е процесът при станция с роботно държане и се проектира, а не се учи чрез проби.

Групиране на изгледите по ориентация

Повърхностите, които изискват един и същ ъгъл на осветление, се обхождат заедно, дори ако не са съседни, тъй като алтернативата е превключване между режими при всяко гледане. При затворена форма това означава групиране на горните повърхности, след това на страничните повърхности и накрая на радиусите по ръбовете, като режимът се променя на границата между всяка група, а не на границата между отделните повърхности.

Посока на приближение

За всяко гледане е необходим подход, който запазва главата на разстояние от детайла както при приближаване, така и при отдалечаване; при извита панелна повърхност подходът не съвпада с посоката на наблюдение. Път, който пренебрегва този факт, ще доведе до колизия при вариант с леко различен радиус, поради което векторите на подход са част от програмата, а не свойство на робота.

Път, проектиран по този начин, се изпълнява в последователен цикъл без неочаквани ситуации, а същата структура позволява лесно обучение за следващия вариант, без да се започва от празна програма.

Често задавани въпроси

Може ли една глава да обхване всички пет класа?

Може, ако има повече от един режим на осветление. Единственият режим добре покрива някои класове, но пропуска други, затова производствената глава превключва между поне два режима.

Колко често трябва да се преподава отново пътят?

След всяка механична промяна на главата, фиксатурата или робота и след всяка колизия. В противен случай той се проверява с референтната плоча, а не се преподава отново.

Влияе ли скоростта на робота върху откриването?

Само ако експозицията се извършва, докато роботът се движи. Индексираното позициониране преди всяка експозиция отстранява този ефект, но намалява времето за цикъл.

Какъв е основният елемент за поддръжка?

Самата глава: изходна мощност на лампата, чистота на лещата и механичната подравненост между камерата и светлината. И трите параметъра се променят с времето и всички те променят изображението, без да генерират съобщение за неизправност.

Заключение

Камерата, държана от робот, купува покритие за всеки сензор, което я прави икономична за големи детайли с няколко повърхности и няколко варианта. Платформата се извършва по време на движение, а движението трябва да поддържа геометрията на осветлението, а не само позицията.

Петте класа дефекти изискват повече от един режим на осветление, а приемният тест трябва да повтаря една и съща референтна плоча няколко пъти. Станцията, която минава теста веднъж, демонстрира само едно изображение, а не процес.