Inspectie op oppervlaktegebreken van de krukas: volledige visuele inspectie van de hoofd- en drijfstanglagers met boreninspectie

Overzicht

Krukassen zijn complexe roterende onderdelen met meerdere journals, contragewichten, flensgebieden, sleutelgroeven en interne gaten. Een betrouwbaar inspectiesysteem moet daarom niet alleen zichtbare oppervlaktegebreken, maar ook diepe of interne gebieden omvatten die niet effectief kunnen worden geïnspecteerd met conventionele externe camera's.

De oplossing voor visuele inspectie van krukaspen van Big Bird Industrial combineert meerdere area-scan-camera’s, aangepaste borescopen, robotgepositioneerdheid, diep-leer-gebaseerde machinevisie en code-traceerbaarheid. Het systeem is ontworpen om oppervlaktegebreken op de krukass te inspecteren, de doordringing van lichtgewichtgaten in contragewichten te verifiëren, vreemde objecten binnen de centraalgaten te detecteren en productidentificatiecodes te lezen.

Voor de genoemde toepassing bedraagt de gepubliceerde inspectiecyclus 48 seconden; de werkelijke takt is configureerbaar op basis van het werkstuk en de inspectievereisten.

1. Waarom krukasinspectie uitdagend is

De krukass is een kerncomponent van het aandrijflijn-systeem en zorgt voor de omzetting van heen-en-weergaande zuigerbeweging in roterende beweging. De geometrie is sterk driedimensionaal: hoofdlagers en drijfstanglagers zijn verspreid over de as en verbonden via krukarmen en contragewichten.

Afhankelijk van het krukasontwerp kan de inspectie omvatten:

• Hoofdlagers
• Drijfstanglagers
• Lange lagers
• Flenslagers
• Flensoppervlakken
• Sleutelgroeven
• Centraal gaten
• Verlichtingsgaten voor contragewicht
• Kleine eindvlakken

Hoewel veel van deze gebieden vergelijkbare metalen oppervlakken hebben, kunnen de mogelijke gebreken sterk verschillen. Typische inspectiedoelen zijn:

• Slagmarkeringen
• Krassen
• Vlekken
• Slijtageplekken
• INSLUITINGEN
• Barsten
• Zwarte schil of zwart oppervlak
• Materiaaltekort
• Olie- of waterverontreiniging

De uitdaging wordt groter omdat een krukas een roterend onderdeel is met meerdere inspectiehoeken. Een conventionele stationaire-cameraopstelling kan mogelijk onvoldoende dekking bieden van alle vereiste oppervlakken. Het inspectiesysteem vereist daarom gecoördineerde beweging en opname van beelden onder meerdere hoeken.

Zijdelingse doordringing van verlichtingsgaten voor contragewicht

Een bijzonder belangrijk inspectiepunt is de zijdelingse doordringing van verlichtingsgaten voor contragewicht.

Ontlastinggaten worden gefreesd om de balans van de krukas aan te passen en onnodige massa te verminderen. Indien een gat doorbreekt naar een aangrenzend oppervlak of wand, kan dit de lokale structurele integriteit beïnvloeden en een potentieel gebied met spanningconcentratie veroorzaken.

Aangezien dit gebrek vanuit een externe weergave moeilijk te identificeren kan zijn, kan inspectie vanaf de binnenkant van het gat met een aangepaste borenscop een geschiktere detectiemethode bieden.

2. Inspectie-oplossing: Multicamera-zicht + Aangepaste borenscopen

Het inspectiesysteem voor de krukas maakt gebruik van meerdere beeldvormingsmethoden om zowel externe oppervlakken als moeilijk toegankelijke interne gebieden te bestrijken.

Het gepubliceerde inspectiebereik omvat:

QR-code-integriteit

Het systeem controleert of de QR-code op de krukas volledig en leesbaar is, wat een basis vormt voor productidentificatie en traceerbaarheid in latere processen.

Zijdelingse doordringing van verlichtingsgaten voor contragewicht

Aangepaste borenscopen worden gebruikt om de interne geometrie van ontlastinggaten te inspecteren en abnormale doordringing in aangrenzende gebieden te detecteren.

Vreemd-voorwerp-detectie in het centraal gat

De interne toestand van het centraal gat in de krukas kan worden geïnspecteerd op vreemde voorwerpen of verontreiniging die niet zichtbaar zijn voor een externe camera.

Inspectie van kleine eindvlakken

De kleine eindvlakken van lange lagers kunnen worden geïnspecteerd op:

• Slagmarkeringen
• Krassen
• Vlekken
• Slijtage
• INSLUITINGEN
• Barsten
• Zwarte schil
• Materiaaltekort
• Verontreiniging door olie en water

Flensinspectie

Het flensgebied kan ook worden opgenomen in het visie-inspectieprogramma om specifieke oppervlaktegebreken te identificeren.

Inspectie van lagers en sleuf

Het systeem kan de oppervlakken inspecteren van:

• Hoofdlagers
• Drijfstanglagers
• Lange lagers
• Flenslagers
• Sleutelgroeven

Deze aanpak met meerdere gebieden maakt het mogelijk om het inspectieprogramma in te stellen volgens de werkelijke krukasmeevorm en klantbepaalde acceptatiecriteria.

3. Camera en hardwareconfiguratie

Het aangegeven systeem maakt gebruik van een combinatie van hoogresolutie area-scan-camera’s en aangepaste borescopen.

Beeldvormingssysteem

• area-scan-camera’s van 5 MP: 2 stuks
• area-scan-camera’s van 20 MP: 12 stuks
• Aangepaste borescopen: 3 sets
• Grote lichtbronnen: 1 set
• Balklichten: 2 sets

De externe camera’s leveren hoogresolutiebeelden van de zichtbare krukasoppervlakken, terwijl de borescopen de inspectiemogelijkheden uitbreiden naar gebieden zoals middenboringen en uitsparingsgaten.

Visie en besturing

Het systeem integreert:

• QR-code-lezen
• Machinevisieinspectie
• Algoritmen op basis van diep leren
• Inspectietraceerbaarheid
• Analyse van inspectiegegevens
• Door de gebruiker gedefinieerde inspectiegebieden
• Extern bekijken van inspecties

Het besturingssysteem maakt gebruik van twee industriële pc’s van Advantech (AAEON), conform de gepubliceerde apparatuurconfiguratie.

Robotpositionering

Configuraties van samenwerkende robots kunnen merken omvatten, zoals:

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

De robot verplaatst het beeldvormingssysteem of coördineert de inspectiepositie volgens het geprogrammeerde inspectiepad.

4. Technische specificaties

De volgende specificaties zijn gebaseerd op de openbaar beschikbare productinformatie voor het genoemde inspectiesysteem.

De cyclus van 48 seconden is een gepubliceerde toepassingswaarde, geen universele cyclusduurgarantie. De werkelijke cyclusduur dient te worden berekend op basis van de krukassmeetkunde, het aantal inspectiepunten, de cameraconfiguratie, het robotpad en de vereiste inspectiecriteria.

5. Belangrijke overwegingen bij de keuze van een visie-inspectiesysteem voor krukas

5.1 Definieer inspectie-items per locatie

Krukkassen bevatten vele inspectiegebieden, en verschillende gebieden kunnen verschillende defectcriteria hebben.

Vóór het ontwerp van de apparatuur dient de inspectiespecificatie duidelijk te definiëren:

• Welke oppervlakken moeten worden geïnspecteerd
• Welke soorten gebreken moeten worden gedetecteerd
• Toelaatbare en ontoelaatbare toestanden
• Vereiste beeldresolutie
• Of traceerbaarheid vereist is

Dit vermindert herhaalde aanpassing van het algoritme tijdens inbedrijfstelling.

5.2 Beoordeel de toegankelijkheid van diepe gaten

Bij inspectie van vreemde voorwerpen in centraalgaten en inspectie van lichtgewichtgaten met zijdelingse doordringing is de sleutelvraag niet eenvoudigweg de cameraresolutie.

Het project moet beoordelen:

• Diameter van het gat
• Gat Diepte
• Interne geometrie
• Toegankelijkheid met een boroscop
• Vereiste kijkhoek
• Verlichtingsomstandigheden

Een aangepaste borescoopconfiguratie is mogelijk vereist wanneer het inspectiegebied niet rechtstreeks door een externe camera kan worden waargenomen.

5.3 Behandel codelezing als een afzonderlijke prestatie-indicator

QR-code-inspectie is direct gekoppeld aan producttraceerbaarheid.

Daarom dient codelezing onafhankelijk van defectdetectie te worden gevalideerd, inclusief:

• Leessuccespercentage
• Codeplaatsing
• Oppervlaktoestand
• Contrast
• Markerkwaliteit
• Verband tussen codagegevens en inspectieresultaten

5.4 Valideer de 48-seconden-takt

Het inspecteren van meerdere gebieden binnen één cyclus vereist parallel beeldacquisitie en geoptimaliseerde robotbeweging.

Tijdens systeemintegratie dient de cyclusduurberekening te omvatten:

1. Werkstukinvoer
2. Plaatsing
3. Robotbeweging
4. Afbeeldingsverwerving
5. Algoritmeverwerking
6. Codelezing
7. Resultaatuitvoer
8. Werkstukafvoer

De gepubliceerde cyclus van 48 seconden dient daarom als referentie voor een specifieke toepassing te worden beschouwd, en niet als een vaste waarde voor elke krukas.

6. Deep-Learning-visie voor meerdere krukassdefecttypen

Inspectie van krukassen omvat defectcategorieën met sterk verschillende visuele kenmerken. Een enkele conventionele, regelgebaseerde beeldverwerkingsmethode is mogelijk onvoldoende voor elk inspectie-item.

De gerefereerde oplossing maakt gebruik van deep-learning-gebaseerde machinevisie in combinatie met inspectiegebieden die zijn gedefinieerd op basis van verschillende delen van de krukasm.

Voor praktische projecten zijn voldoende defectvoorbeelden belangrijk, zowel voor training als voor validatie.

Dit is met name relevant voor defecten zoals:

• INSLUITINGEN
• Zwarte schil
• Krassen op het oppervlak
• Slagmarkeringen
• Slijtage
• Materiaaltekort

Voorbereiding van monsters is vaak een van de belangrijkste fasen van een machinevisieproject. Het systeem heeft representatieve voorbeelden nodig van zowel OK-producten als verschillende soorten NG-omstandigheden om betrouwbare inspectiecriteria vast te stellen.

7. Big Bird Industrial’s capaciteiten op het gebied van machinevisie-inspectie

Harbin Big Bird Industrial Co., Ltd. (Big Bird Industrial), voordien Harbin Shimada Big Bird Industrial Co., Ltd., levert geïntegreerde oplossingen op het gebied van precisie-industriële reiniging en machinevisie-inspectie voor toepassingen in de automobielindustrie en de precisiefabricage.

De machinevisieactiviteiten zijn onderverdeeld in gespecialiseerde inspectiegebieden, waaronder:

• Orient See — dimensionele en geometrische inspectie
• Surface See — inspectie van oppervlaktegebreken
• Assembly See — assemblage-inspectie en poka-yoke
• Inner See — inspectie van binnengaten en binnenwanden
• Paint See — inspectie van gebreken op verfoppervlakken
• Algorithm & Software Platform — visiealgoritmen en softwaresystemen

Voor krukas-toepassingen kan Surface See worden gebruikt voor inspectie van oppervlaktegebreken aan de buitenzijde, terwijl Inner See geschikt is voor inspectievereisten die betrekking hebben op binnenste gaten en moeilijk toegankelijke gebieden.

Deze combinatie maakt het mogelijk om verschillende inspectietechnologieën te integreren op basis van de geometrie en kwaliteitseisen van het aandrijflijncomponent.

Veelgestelde vragen

Waarom moet doordringing van lichtgewichtgaten aan de tegenwichtzijde worden gedetecteerd?

Lichtgewichtgaten worden gebruikt om de balans van de krukas aan te passen en onnodige massa te verminderen. Als het bewerken ervoor zorgt dat een gat doordringt in een aangrenzende wand of oppervlak, kan de lokale constructie worden aangetast en kan het gebied een potentieel spanningsconcentratiepunt worden.

Omdat het gebrek mogelijk niet zichtbaar is vanaf de buitenzijde van het gat, kan een boroscop worden gebruikt om het interne gebied te inspecteren.

Kan één visie-algoritme alle soorten oppervlaktegebreken op een krukas detecteren?

Niet noodzakelijkerwijs.

Krukassdefecten kunnen sterk verschillen qua vorm, structuur, contrast en locatie. Deep-learningalgoritmen kunnen worden geconfigureerd voor verschillende defectcategorieën en inspectiegebieden, maar betrouwbare prestaties zijn sterk afhankelijk van representatieve trainings- en validatievoorbeelden.

Defecten zoals insluitingen en zwarte oxide-laag kunnen bijzonder afhangen van materiaal- en oppervlaktekenmerken, waardoor het verzamelen van voorbeelden een belangrijk onderdeel van het project is.

Kan 48 seconden echt zoveel inspectiegebieden bestrijken?

Het genoemde systeem gebruikt meerdere camera’s die parallel opereren, waarbij verschillende camera’s zijn toegewezen aan verschillende inspectiegebieden. Robotische positionering kan het beeldvormingssysteem ook verplaatsen naar de vereiste inspectielocaties.

De gepubliceerde cyclus van 48 seconden geldt voor de genoemde toepassing. De werkelijke takttime dient te worden berekend op basis van de specifieke krukas, de inspectiedekking, het robotpad en de eisen voor beeldverwerking.

Kunnen olie- of waterverontreiniging per ongeluk worden aangezien voor een oppervlaktedefect?

Ja.

Olie en water kunnen reflecties, donkere gebieden of andere visuele patronen veroorzaken die lijken op bepaalde oppervlaktegebreken. Daarom staan ze vermeld als specifieke inspectiedoelen in het genoemde systeem.

Beeldalgoritmes kunnen kenmerken zoals vorm en locatie gebruiken om verschillende toestanden te onderscheiden. Als er echter te veel olie of water op het werkstuk achterblijft, kan een voorafgaande luchtstofreiniging of reiniging stromafwaarts helpen om visuele interferentie te verminderen vóór de inspectie.

Conclusie

Visuele inspectie van krukaspen is niet zomaar een kwestie van een camera met hoge resolutie monteren. De complexe geometrie van krukassen vereist een combinatie van meehoekige beeldopname, robotgepositioneerdheid, aangepaste boroscopen, algoritmes op basis van deep learning en traceerbaarheidsfuncties.

Voor externe scharnierpunten, flensoppervlakken en sleutelgroeven biedt visuele inspectie met meerdere camera’s brede oppervlakbedekking. Voor centraalgaten en tegenwichtverlichtingsgaten breidt boroscoopinspectie de machinevisie uit naar gebieden die conventionele externe camera’s niet direct kunnen observeren.

Voor de genoemde toepassing biedt het systeem een gepubliceerde inspectiecyclus van 48 seconden, waarbij de uiteindelijke configuratie en takttijd worden bepaald door de specifieke krukasgeometrie en inspectievereisten.