Kampiakselin pinnan virheiden tarkastus: täyskattava näköpohjainen tarkastus pää- ja sauvajournalleissa sekä putkitarkastus

Yleiskatsaus

Kampiakselit ovat monimutkaisia pyöriviä komponentteja, joissa on useita tuulahdusalueita, vastapainoja, liitoslevyalueita, avaimenurkkoja ja sisäisiä reikiä. Luotettavan tarkastusjärjestelmän on siksi kattava paitsi näkyvät pinnan virheet myös syvät tai sisäiset alueet, joita ei voida tarkastaa tehokkaasti tavallisilla ulkoisilla kameroilla.

Big Bird Industrialin kampiakselin näköntarkastusratkaisu yhdistää useita aluekuvakameroita, mukautettuja putkikatselaimia, robottipositionointia, syväoppimiseen perustuvaa koneellista näköä ja koodiseurantakykyä. Järjestelmä on suunniteltu tarkastamaan kampiakselin pinnan vikoja, varmistamaan vastapainon kevytonteloiden läpäisy, havaitsemaan vieraskappaleita keskikoloissa sekä lukemaan tuotetunnisteet.

Viitatun sovelluksen tapauksessa julkaistu tarkastusjakso on 48 sekuntia, mutta todellinen tahti on säädettävissä työkappaleen ja tarkastusvaatimusten mukaan.

1. Miksi kampiakselin tarkastus on haastavaa

Kampiakseli on keskeinen voimansiirto-osakomponentti, joka muuntaa pisteen takaisin- ja eteenpäin liikkeen pyöriväksi liikkeeksi. Sen geometria on erittäin kolmiulotteinen: päälaakerit ja sauvanlaakerit sijaitsevat akselin pituudella ja niitä yhdistävät kampilevyt ja vastapainot.

Kampiakselin suunnittelusta riippuen tarkastus voi kattaa:

• Päälaakerit
• Sauvanlaakerit
• Pitkät laakerit
• Liitoslaakerit
• Liitospinnat
• Avainten
• Keskuksien reiät
• Vastapainon keventämisreiät
• Pienet päätytahkot

Vaikka monet näistä alueista ovat metallisia ja niillä on samankaltaiset pinnat, mahdolliset viat voivat vaihdella huomattavasti. Tyypillisiä tarkastuskohteita ovat:

• Iskumerkkejä
• Naarmut
• Pisteet
• Kulumisjälkiä
• SISÄLTÖ
• Rakojit
• Musta kuumakäsitelty pintakerros tai musta pintakerros
• Materiaalin puute
• Öljy- tai vesisaastuminen

Haaste kasvaa, koska kampiakseli on pyörivä komponentti, jota tulee tarkastaa useista kulmista. Perinteinen kiinteä kamerasolmu ei välttämättä kata kaikkia vaadittuja pintoja riittävästi. Tarkastusjärjestelmän on siksi kyettävä koordinoituun liikkeeseen ja monikulmaiseen kuvien ottamiseen.

Vastapainon keventämisreikien sivupuolinen läpikuvaus

Erityisen tärkeä tarkastuskohteena on vastapainon keventämisreikien sivupuolinen läpikuvaus.

Painonkevennysreiät koneistetaan säätämään kampiakselin tasapainoa ja vähentämään tarpeetonta massaa. Jos reikä kulkee läpi viereisen pinnan tai seinän, se voi vaikuttaa paikallisesti rakenteelliseen kokonaisuuteen ja luoda mahdollisen jännityskeskittymäalueen.

Koska tätä vikaa voi olla vaikea havaita ulkopuolisesta näkökulmasta, sisäpuolinen tarkastus erityisvalmistetulla boreskoopilla tarjoaa sopivamman tunnistusmenetelmän.

2. Tarkastusratkaisu: Monikameranäkö + Erityisvalmistetut boreskoopit

Kampiakselin tarkastusjärjestelmä käyttää useita kuvantamismenetelmiä sekä ulkopintojen että vaikeasti saavutettavien sisäisten alueiden tarkastamiseen.

Julkaistun tarkastusalueen piiriin kuuluu:

QR-koodin eheys

Järjestelmä tarkistaa, onko kampiakselin QR-koodi täydellinen ja luettavissa, mikä muodostaa perustan tuotetunnistukselle ja jäljitettävyydelle myöhempissä vaiheissa.

Vastapainon keventämisreikien sivupuolinen läpikuvaus

Erityisvalmistettuja boreskooppeja käytetään painonkevennysreikien sisäisen geometrian tarkastamiseen ja poikkeavan läpäisyn tunnistamiseen viereisiin alueisiin.

Keskireiän vierasaineiden tunnistus

Kampiakselin keskikairauksen sisäistä tilaa voidaan tarkastella ulkopuolisen kameran näkyvyyden ulkopuolella olevien vieraiden esineiden tai saastumisten varalta.

Pienien päätytahkojen vian tarkastus

Pitkien kampipintojen pieniä päätytahkoja voidaan tarkastella seuraavien osalta:

• Iskumerkkejä
• Naarmut
• Pisteet
• Kauhu
• SISÄLTÖ
• Rakojit
• Musta kiviaines
• Materiaalin puute
• Öljy- ja vesisaastuminen

Liitoslevyn tarkastus

Liitoslevyn aluetta voidaan myös sisällyttää näkötarkastusohjelmaan määritettyjen pinnanvikojen tunnistamiseksi.

Kampipintojen ja avainurien tarkastus

Järjestelmä voi tarkastaa seuraavien pintoja:

• Päälaakerit
• Sauvanlaakerit
• Pitkät laakerit
• Liitoslaakerit
• Avainten

Tämä monialueinen lähestymistapa mahdollistaa tarkastusohjelman määrittämisen todellisen kampiakselin geometrian ja asiakkaan määrittelemien hyväksyntäkriteerien mukaan.

3. Kamera ja laitteistokokoonpano

Viitatun järjestelmän toiminta perustuu korkearesoluutioisten aluekuvakameroiden ja mukautettujen boreskooppien yhdistelmään.

Kuvausjärjestelmä

• 5 MP:n aluekuvakamerat: 2 kpl
• 20 MP:n aluekuvakamerat: 12 kpl
• Mukautetut boreskoopit: 3 sarjaa
• Laajapintaiset valonlähteet: 1 sarja
• Tangontovalot: 2 sarjaa

Ulkoiset kamerat tuottavat korkearesoluutioisia kuvia näkyvistä kampiakselin pinnoista, kun taas boreskoopit laajentavat tarkastusmahdollisuuksia keskusreiäksiin ja kevennysreiäksiin.

Näkö- ja ohjausjärjestelmä

Järjestelmä sisältää:

• QR-koodien lukeminen
• Koneellinen visuaalinen tarkastus
• Syväoppimisalgoritmit
• Tarkastusten jäljitettävyys
• Tarkastusdatan analyysi
• Käyttäjän määrittämät tarkastusalueet
• Etäkatselmointi

Ohjausjärjestelmä käyttää kahden Advantechin (AAEON) teollisuusPC:n mukaista julkistettua laitteistokonfiguraatiota.

Robottien sijoittaminen

Yhteistyörobottien konfiguraatioihin voidaan käyttää seuraavia merkkejä:

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

Robotti liikuttaa kuvantamisjärjestelmää tai koordinoi tarkastusasemaa ohjelmoitua tarkastusreittiä noudattaen.

4. Tekniset tiedot

Seuraavat tekniset tiedot perustuvat viitatun tarkastusjärjestelmän julkisesti saatavilla olevaan tuotetietoon.

48 sekunnin kiertoaika on julkaistu sovellusarvo, ei yleispätevä kiertomäärän takuu. Todellinen kiertoaika on laskettava kampiakselin geometrian, tarkastuspisteiden määrän, kamerakonfiguraation, robotin reitin ja vaadittujen tarkastuskriteerien perusteella.

5. Tärkeimmät huomioitavat asiat kampiakselin koneen näköön perustuvan tarkastusjärjestelmän valinnassa

5.1 Määritä tarkastuskohteet sijainnin mukaan

Kampiakselissa on useita tarkastusalueita, ja eri alueilla voi olla erilaiset vianmäärittelykriteerit.

Ennen laitteiston suunnittelua tarkastusmäärittelyssä on selkeästi määriteltävä:

• Mitkä pinnat on tarkastettava
• Mitkä vian tyypit on havaittava
• Hyväksyttävät ja hyväksymättömät tilanteet
• Vaadittu kuvaresoluutio
• Onko jäljitettävyys vaadittavaa

Tämä vähentää toistuvaa algoritmin säätöä käyttöönoton aikana.

5.2 Arvioi syvän reiän saavutettavuutta

Keskipistereiän vierasesineiden tarkastukseen ja kevennysreiän sivupenetraatiotarkastukseen avainkysymys ei ole pelkästään kameran resoluutio.

Projektin on arvioitava:

• Aukon halkaisija
• Reikän syvyys
• Sisäinen geometria
• Boreskoopin saavutettavuus
• Vaadittu katselukulma
• Valaistusolosuhteet

Mukautettu boreskoopin konfiguraatio saattaa olla tarpeen, kun tarkastusalue ei ole suoraan näkyvissä ulkoisella kameralla.

5.3 Koodinlukua pidetään erillisellä suoritusindikaattorina

QR-kooditarkastus on suoraan yhteydessä tuotteen jäljitettävyyteen.

Siksi koodinluku on vahvistettava riippumattomasti viallisten kohteiden tunnistamisesta, mukaan lukien:

• Lukemisen onnistumisaste
• Koodin sijainti
• Pinnan kunto
• Kontrasti
• Merkintälaatu
• Kooditietojen ja tarkastustulosten välinen suhde

5.4 Vahvista 48 sekunnin takti

Monien alueiden tarkastaminen yhdellä kierroksella vaatii rinnakkaista kuvien ottamista ja robotin liikkeen optimointia.

Järjestelmän integroinnin aikana kierroksenaikaan lasketaan mukaan:

1. Työkappaleen lataus
2. Asennus
3. Robotin liike
4. Kuvien kerääminen
5. Algoritmin käsittely
6. Koodinlukun
7. Tulosten tulostus
8. Työkappaleen purku

Julkaistu 48 sekunnin kierrosaika on siksi pidettävä viitteellä tietylle sovellukselle eikä kiinteänä arvona jokaiselle kampiakselille.

6. Syväoppivä näköjärjestelmä useille kampiakselin vian tyypeille

Kampiakselin tarkastus sisältää vian luokkia, joilla on merkittävästi erilaiset visuaaliset ominaisuudet. Yksi perinteinen sääntöpohjainen kuvankäsittelymenetelmä ei välttämättä riitä kaikkiin tarkastustehtäviin.

Viitattu ratkaisu käyttää syväoppivaa koneen näköä yhdessä kampiakselin eri alueiden mukaan määriteltyjen tarkastusalueiden kanssa.

Käytännön projekteissa riittävän suuri määrä viallisia näytteitä on tärkeää sekä koulutukseen että validointiin.

Tämä on erityisen merkityksellistä seuraaville vioille:

• SISÄLTÖ
• Musta kiviaines
• Pinnannaarmut
• Iskumerkkejä
• Kauhu
• Materiaalin puute

Näytteiden valmistelu on usein yksi tärkeimmistä vaiheista koneen näkö -projektissa. Järjestelmälle tarvitaan edustavia esimerkkejä sekä virheettömistä tuotteista että erilaisista NG-tilanteista, jotta luotettavat tarkastuskriteerit voidaan määrittää.

7. Big Bird Industrialin koneen näkö -tarkastuskyvyt

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), aiemmin Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., tarjoaa integroituja ratkaisuja tarkkaan teolliseen puhdistukseen ja koneen näkö -tarkastukseen auto- ja tarkkuusteollisuuden sovelluksiin.

Sen koneen näkö -liiketoiminta on järjestetty erikoistuneiden tarkastusalueiden ympärille, mukaan lukien:

• Orient See – mitallinen ja geometrinen tarkastus
• Surface See – pinnan vikojen tarkastus
• Assembly See – kokoonpanotarkastus ja poka-yoke
• Inner See – sisäisten reikien ja sisäseinämien tarkastus
• Paint See — maalin pinnan virheiden tarkastus
• Algoritmi ja ohjelmistopalvelualusta — näköalgoritmit ja ohjelmistojärjestelmät

Kampiakselisovelluksissa Surface See soveltuu ulkopinnan virheiden tarkastukseen, kun taas Inner See voidaan käyttää sisäisten reikien ja vaikeapääsyisten alueiden tarkastustarpeisiin.

Tämä yhdistelmä mahdollistaa erilaisten tarkastusteknologioiden integroinnin voimansiirto-osan geometrian ja laatuvaatimusten mukaan.

UKK

Miksi vastapainon kevennysreikäpuolen läpäisy on havaittava?

Kevennysreiät käytetään kampiakselin tasapainottamiseen ja tarpeettoman massan vähentämiseen. Jos koneistus aiheuttaa reiän läpäisemisen viereiseen seinään tai pintaan, paikallinen rakenne saattaa vaurioitua ja alueesta voi tulla potentiaalinen jännityskeskittymäkohta.

Koska virhe ei välttämättä ole näkyvissä reiän ulkopuolelta, sisäaluetta voidaan tarkastaa boroskoopilla.

Voiko yksi näköalgoritmi havaita kaikki kampiakselin pinnan virheet?

Ei välttämättä.

Kampiakselin viallisuudet voivat vaihdella huomattavasti muodon, tekstuurin, kontrastin ja sijainnin osalta. Syväoppimisen algoritmeja voidaan määrittää eri viallisuusluokkien ja tarkastusalueiden mukaan, mutta luotettava suorituskyky riippuu voimakkaasti edustavista koulutus- ja validointinäytteistä.

Esimerkiksi sulkeumat ja musta kala voivat olla erityisen riippuvaisia materiaali- ja pinnan ominaisuuksista, mikä tekee näytteiden keruusta tärkeän osan projektia.

Voiko 48 sekuntia todella kattaa niin monta tarkastusaluetta?

Viitatun järjestelmän useat kamerat toimivat rinnakkain, ja eri kamerat on määritetty eri tarkastusalueille. Robottiasennus voi myös siirtää kuvantamisjärjestelmää vaadittuihin tarkastuspaikkoihin.

Julkaistu 48 sekunnin jakso koskee viitatun sovelluksen tapausta. Todellinen taktiaika tulisi laskea tarkasti kampiakselista, tarkastuskattauksesta, robotin liikeradasta ja kuvankäsittelyvaatimuksista.

Voivatko öljy- tai vesisaastuminen tulkita virheellisesti pinnan viallisuudeksi?

Kyllä.

Öljy ja vesi voivat aiheuttaa heijastuksia, tummia alueita tai muita visuaalisia kuvioita, jotka saattavat muistuttaa tiettyjä pinnan virheitä. Ne on siksi luokiteltu erityisiksi tarkastuskohteiksi viitatussa järjestelmässä.

Kuvatalgoritmit voivat käyttää ominaisuuksia, kuten muotoa ja sijaintia, erottaaakseen eri tilanteet toisistaan. Jos kuitenkin työkappaleelle jää liiallisesti öljyä tai vettä, ylävirtaan sijoitettu puhalto- tai pesujärjestelmä voi vähentää visuaalista häiriötä ennen tarkastusta.

Yhteenveto

Kampiakselin näköpohjainen tarkastus ei ole pelkästään korkearesoluutioisen kameran asennusta. Kampiakselien monimutkainen geometria vaatii useankulmaisen kuvauksen, robottipohjaisen sijoituksen, mukautettujen sisäkatseluputkien, syväoppimiseen perustuvien algoritmien ja jäljitettävyysfunktioiden yhdistelmän.

Ulkoisten kantapintojen, liitoslevyjen pintojen ja avainurien osalta monikameranäkö tarjoaa laajan pinnan kattavuuden. Keskuusreikien ja vastapainojen kevennysreikien osalta sisäkatseluputkentarkastus laajentaa koneellista näköä alueisiin, joita tavallisilla ulkoisilla kameroilla ei voida suoraan havaita.

Viitatuun sovellukseen järjestelmä tarjoaa 48 sekunnin julkisen tarkastusjakson, ja lopullinen konfiguraatio sekä takt määritetään tarkasti kampiakselin geometrian ja tarkastusvaatimusten perusteella.