Oppervlakte-inspectie van blok na spoeling: drie stations, één doorgang

Overzicht

Een blok dat de spoelinstallatie verlaat met een schone uitstraling, kan toch falen om twee verschillende redenen die in een afbeelding identiek lijken: een gietgebrek dat al altijd aanwezig was, en een spaander die tijdens de spoelfase niet is verwijderd. Het onderscheid tussen deze twee gevallen is precies de reden om direct na de spoeling te inspecteren, in plaats van pas aan het einde van de productielijn.

De inspectie dient ook de spoelinstallatie. Als spaanders systematisch op een bepaald gebied worden gevonden, wijst dat op de positie van een sproeier, een filtratiestap of een contactpunt van de fixture, en wel binnen dezelfde plochtijd in plaats van pas drie weken later, wanneer het onderdeel bij de assemblage defect raakt.

Big Bird Industrial (vroeger Shimada Big Bird Industrial) bouwt sinds 2001 reinigings- en ontbramingssystemen voor automotive aandrijflijncomponenten, en de hier beschreven stationindeling volgt productielijnen voor dieselmotorenblokken, met gebruik van een robotgedragen camera met hoge resolutie en brede diffuse verlichting over drie stations.

1. Waarom de positie na de wasmachine van belang is

Hetzelfde gebrek draagt verschillende informatie afhankelijk van waar het wordt gevonden, en de positie direct na de wasmachine is die welke oorzaak van gevolg onderscheidt.

Toewijzing zonder gissen

Aan het einde van de lijn zou een spaander op een bewerkte vlak kunnen zijn aangekomen vanuit de wasmachine, vanuit de montagebewerking, vanuit een spanvorzel of vanuit de omgeving. Direct na de wasmachine is er slechts één mogelijke oorzaak, waardoor een onderzoek wordt omgezet in een controle.

De wasmachine levert een resultaat

Een wasfase wordt normaal gesproken beoordeeld op basis van een monsterextractie, die een massa-figuur rapporteert uren nadat het onderdeel is geproduceerd. Een inspectiepost rapporteert per onderdeel en per locatie, wat een ander soort feedback is: het geeft aan welk vlak, niet alleen hoeveel.

2. Drie inspectieposten en wat elke post ziet

Een blok kan niet in één gezichtsrichting worden geïnspecteerd. De relevante oppervlakken zijn naar verschillende richtingen gericht, en de oppervlakken die het moeilijkst te zien zijn, zijn vaak precies die waarop spaanders zich ophopen.

Onderzijde, omtrek en herbeoordeling

De opstelling die bij dieselmotorenblokken wordt gebruikt, bestrijkt de onderzijde, de omtrekvlakken en een herbeoordelingspositie waar dubieuze bevindingen door een persoon worden onderzocht. Deze drie posities zijn niet overbodig: de onderzijde vangt spaanders op door de zwaartekracht, de omtrek bevat de bewerkte vlakken die aansluiten op andere componenten, en de herbeoordelingspositie bestaat omdat niet elke dubieuze bevinding door een model moet worden beslist.

Robotgedragen camera versus vaste camera’s

Een robot met een camera kan meerdere oppervlakken bereiken met één sensor, ten koste van bewegingstijd en padnauwkeurigheid. Vaste camera’s die een station bestrijken, zijn sneller, maar vereisen er één per gezichtsveld. Op een blok is de robotopstelling gebruikelijk omdat het aantal gezichtsvelden groot is en het onderdeel in één oriëntatie wordt gepresenteerd.

3. Een spaander en een gebrek lijken op elkaar

Het moeilijkste deel van het oppervlakinspectieproces na het wassen is dat de twee dingen die onderscheiden moeten worden, visueel op elkaar lijken.

Waarom het onderscheid moeilijk is

Een metalen spaander op een bewerkte vlak heeft een rand, een schaduw en een contrast ten opzichte van de achtergrond – precies wat een kras of een deuk ook vertoont. Een model dat uitsluitend op voorbeelden van gebreken is getraind, classificeert spaanders als gebreken, en een inspectiestation dat dat doet, genereert valse alarmsignalen die binnen een week het vertrouwen ondermijnen.

Hoe het onderscheid wordt gemaakt

De betrouwbare scheidingselementen zijn fysiek in plaats van statistisch. Een spaander ligt boven het oppervlak en werpt een schaduw waarvan de richting verandert met de lichtinval, terwijl een deuk een inzinking is waarvan de schaduwwerking dat niet doet. Een spaander kan worden weggeblazen met een luchtstoot; een gebrek niet. Door een tweede opname te maken met een andere lichtinvalrichting, of door eerst een luchtstoot toe te passen en daarna opnieuw te fotograferen, wordt een dubbelzinnige classificatie omgezet in een fysieke test.

4. De menselijke beoordelingspost

Een beoordelingspost is geen mislukking van automatisering. Het is juist wat ervoor zorgt dat de geautomatiseerde posten zo ingesteld kunnen worden op een gevoeligheid die alles detecteert, zonder dat er een wachtrij ontstaat met beslissingen die niemand kan nemen.

Waar beoordeling voor dient

Beoordeling houdt zich bezig met gevallen waarin de afbeelding de klassen niet duidelijk scheidt: een markering die mogelijk een kras is of mogelijk opgedroogde koelvloeistof, een vlek die mogelijk porositeit is of mogelijk een splinter. Een persoon met een lamp en vergroting bekijkt het één keer en neemt een beslissing – dat duurt enkele seconden en lost de vraag op.

De integriteit van de beoordeling waarborgen

Het risico is dat de beoordeling uitgroeit tot een plek waar alles onder tijdsdruk wordt goedgekeurd. Door vast te leggen wat de beoordelaar heeft beslist én die beslissingen steekproefsgewijs te vergelijken met een laboratoriumcontrole, blijft het algemene ontsnappingspercentage van de post meetbaar in plaats van verondersteld.

Een inspectiepositie vereist ook de juiste hulpmiddelen voor de gestelde vraag. Een vergrootglas en een lamp onder een lage hoek helpen bij het beoordelen van een kras; een luchtprikker helpt bepalen of een vlek los materiaal is; een boroscop helpt bij het inspecteren van een boring die de camera niet kan zien. Het aanbieden van alledrie deze hulpmiddelen op de inspectiepositie is goedkoper dan het onderdeel terug te sturen naar de wasmachine voor herinspectie.

5. Verlichting van een nat onderdeel

Direct na het wassen inspecteren betekent dat een onderdeel wordt geïnspecteerd dat nog vochtig kan zijn, en water verandert de manier waarop een oppervlak eruitziet. Een dunne watervilm vult oppervlakkige krassen op en verbergt ze; waterdruppels veroorzaken glansvlakken die als kenmerken worden gelezen.

De praktische oplossing is om óf na het drogen te inspecteren, óf een nat onderdeel te accepteren en de verlichting daarop af te stemmen, met brede, diffuse verlichting die geen spiegelbeeld van de druppels produceert. Als het criterium droogheid omvat, is inspectie na het drogen de enige optie, omdat een nat onderdeel niet op watergehalte kan worden beoordeeld.

6. Het resultaat terugkoppelen naar de wasmachine

Een inspectiestation genereert gegevens die alleen nuttig zijn als ze bij de mensen terechtkomen die er actie op kunnen ondernemen. De nuttige vorm is een kaart: welk oppervlak, welke locatie, hoe vaak, en of de bevinding een chip of een gebrek is.

Een opeenhoping van chipbevindingen op één vlak duidt op een probleem met een sproeikop of een filtratieprobleem. Een opeenhoping van krasbevindingen duidt op een probleem met het hanteren of fixeren van onderdelen. Beide problemen zijn binnen één ploegendienst oplosbaar, maar beide blijven onzichtbaar in een rapport dat alleen aangeeft hoeveel onderdelen gefaald hebben.

7. Cyclusduur en de positie van het station

Inspectie na het wassen concurreert met de productielijn om het onderdeel, en het station moet het onderdeel snel genoeg vrijgeven zodat de wasmachine niet hoeft te wachten.

Drie stations in serie

Met een robot die de camera draagt, worden de drie beeldweergaven achtereenvolgens op hetzelfde onderdeel uitgevoerd, zodat de stationstijd gelijk is aan de som van de bewegingstijden plus de tijd voor beeldverwerking. Bij een blok dat een aanzienlijk deel van een minuut in beslag neemt, wat de reden is waarom het station vaak wordt geplaatst waar een kleine buffer aanwezig is, in plaats van direct in het uitgangspad van de wasmachine.

Steekproefcontrole versus volledige inspectie

Het inspecteren van elk onderdeel is alleen mogelijk wanneer de stationstijd binnen de takt past. Waar dit niet het geval is, is de gebruikelijke afweging om elk onderdeel te inspecteren op de oppervlakken met het hoogste risico en de rest te controleren volgens een steekproefplan. Deze afweging moet worden opgenomen in de specificatie, omdat een station dat is aangeschaft voor volledige inspectie maar wordt gebruikt voor steekproefcontrole een andere rechtvaardiging vereist.

De positie bepaalt ook wat het station kan aantonen. Direct na de wasmachine toont het de staat van het onderdeel na het wassen; honderd meter verderop in de lijn toont het de staat van het onderdeel na overbrenging, hantering en eventuele wachttijd — dat is een andere bewering en een zwakkere. Het verplaatsen van een station stroomafwaarts is eenvoudig op een lay-outtekening, maar duur in termen van wat het daarna niet meer kan verklaren. Dezelfde logica geldt voor het plaatsen ervan na een buffer of na koeling, waarbij condensatie en hantering het oppervlak al hebben gewijzigd.

Veelgestelde vragen

Moet het station vóór of na het drogen worden geplaatst?

Na het drogen, indien de droogheid deel uitmaakt van het acceptatiecriterium, omdat water op het oppervlak zowel het oppervlak als de droogheid onmogelijk maakt om te beoordelen. Alleen vóór het drogen indien het proces geen droogheidseis kent.

Hoe klein een gebrek kan worden gedetecteerd?

Op bewerkte blokopervlakken zijn gebrekkige contouren op schaal van een halve millimeter waarneembaar met een camera met hoge resolutie en diffuus licht. Kleinere kenmerken vereisen een smaller gezichtsveld en meer stations.

Vervangt het station de reinheidstest?

Nee. Oppervlakteinspectie detecteert wat zichtbaar is op een vlak; de reinheidstest meet wat uit een gebied wordt geëxtraheerd, inclusief materiaal in doorgangen. Beide tests beantwoorden verschillende vragen en beide zijn noodzakelijk.

Hoe wordt het station gevalideerd?

Met een set onderdelen die bekende gebreken en bekende spaanderverontreiniging bevatten, beide herhaaldelijk aangeboden. Een station dat alleen op schone onderdelen is getest, heeft niets aangetoond over zijn detectiesnelheid.

Conclusie

Inspectie onmiddellijk na de wasmachine verandert een late storing in een signaal binnen dezelfde ploegendienst, en onderscheidt een spaander van een gietgebrek op het enige moment waarop dit ondubbelzinnig mogelijk is. Drie stations bestrijken de oppervlakken; de beoordelingspositie behandelt wat het beeld niet kan vastleggen.

De station is alleen de moeite waard om te bouwen als de output ervan de wasmachine bereikt als een locatiekaart in plaats van als een doorlaatpercentage. Een telling van mislukkingen vertelt niemand welke spuitmond gecontroleerd moet worden.