Контроль поверхности блока после мойки: три станции, один проход

Обзор

Блок, выходящий из моечной машины в чистом виде, может всё равно быть забракован по двум различным причинам, выглядящим на изображении одинаково: литьевой дефект, существовавший изначально, и скол, который стадия мойки не смогла удалить. Разделение этих двух случаев и является целью инспекции непосредственно после мойки, а не в конце производственной линии.

Инспекция также служит моечной машине. Если сколы постоянно обнаруживаются в одной и той же области, это указывает на положение сопла, стадию фильтрации или контакт с крепёжным приспособлением — и указывает на это в течение одной смены, а не через три недели, когда деталь выходит из строя на этапе сборки.

Компания Big Bird Industrial (ранее Shimada Big Bird Industrial) производит системы для очистки и заусенечной обработки компонентов силовых агрегатов автомобилей с 2001 года; в описываемой здесь компоновке станций используются линии производства дизельных блоков с роботизированной высокоразрешающей камерой и широким рассеянным освещением на трёх станциях.

1. Почему позиция сразу после мойки имеет значение

Один и тот же дефект несёт различную информацию в зависимости от места его обнаружения, а позиция непосредственно после мойки позволяет чётко разделить причину и следствие.

Атрибуция без предположений

В конце линии скол на обработанной поверхности мог появиться из-за мойки, операции сборки, приспособления или внешней среды. Непосредственно после мойки остаётся лишь один возможный источник — это превращает расследование в простую проверку.

Мойка получает результат

Этап промывки обычно оценивается по пробе, отобранной методом экстракции; результат в виде массы сообщается спустя несколько часов после изготовления детали. На контрольной станции данные приводятся на каждую деталь и для каждой локации — это иной тип обратной связи: указывается, какая именно поверхность вызвала сомнение, а не просто объём загрязнения.

2. Три станции и то, что видит каждая из них

Блок невозможно проконтролировать в одном ракурсе. Его значимые поверхности ориентированы в нескольких направлениях, причём наиболее труднодоступные для обзора поверхности зачастую именно те, на которых скапливаются стружка и опилки.

Нижняя сторона, периметр и проверка

Расположение камер, применяемое на дизельных блоках, охватывает нижнюю поверхность, периметральные поверхности и позицию проверки, где неоднозначные находки анализирует человек. Эти три позиции не дублируют друг друга: нижняя поверхность собирает стружку под действием силы тяжести, периметральные поверхности — это обработанные участки, которые сопрягаются с другими компонентами, а позиция проверки существует потому, что не каждое неоднозначное обнаружение должно решаться моделью.

Камера на роботе против стационарных камер

Робот с камерой может достичь нескольких поверхностей с помощью одного датчика, но за счёт времени движения и точности траектории. Неподвижные камеры, охватывающие станцию, работают быстрее, однако для каждой точки обзора требуется отдельная камера. На блоке обычно применяется роботизированное расположение, поскольку количество точек обзора велико, а деталь представлена в одной ориентации.

3. Стружка и дефект выглядят одинаково

Самая сложная часть визуального контроля поверхности после мойки заключается в том, что два объекта, которые необходимо различать, визуально схожи.

Почему различение затруднено

Металлическая стружка, лежащая на обработанной поверхности, имеет край, тень и контраст по отношению к фону — то же самое характерно для царапины или вмятины. Модель, обученная исключительно на примерах дефектов, будет классифицировать стружку как дефект; станция, выполняющая такую классификацию, генерирует ложные срабатывания, подрывающие доверие уже через неделю.

Как осуществляется различение

Надёжными признаками различения являются физические, а не статистические. Стружка находится над поверхностью и отбрасывает тень, направление которой меняется вместе с направлением света, тогда как вмятина представляет собой углубление, тень от которого не изменяется. Стружку можно сдвинуть потоком воздуха; дефект — нет. Использование второго снимка с другим направлением освещения или подача потока воздуха перед повторной съёмкой превращает неоднозначную классификацию в физический тест.

4. Рабочее место человека для проверки

Рабочее место для проверки — это не признак сбоя автоматизации. Оно позволяет настраивать автоматические станции на высокую чувствительность, чтобы ничего не пропустить, не создавая при этом очереди решений, которые никто не в состоянии принять.

Цель проверки

Проверка предназначена для случаев, когда изображение не позволяет однозначно разделить классы: например, отметина, которая может быть царапиной или высохшим охлаждающим агентом, либо пятно, которое может быть пористостью или сколом. Человек с источником света и увеличительным устройством осматривает объект один раз и принимает решение — это занимает секунды и окончательно разрешает вопрос.

Обеспечение объективности проверки

Существует риск, что на этапе проверки всё начинают безоговорочно пропускать под давлением временных ограничений. Фиксация решений, принятых проверяющим, и выборочная проверка этих решений в лабораторных условиях позволяют измерять общий показатель ускользания дефектов на этой станции, а не просто предполагать его.

Для позиции осмотра также необходимы соответствующие инструменты для решения конкретного вопроса. Лупа и лампа с низким углом освещения позволяют определить наличие царапины; воздушный сопло помогает установить, является ли отметина рыхлым материалом; эндоскоп позволяет осмотреть отверстие, недоступное для камеры. Обеспечение всех трёх инструментов на рабочем месте осмотра обходится дешевле, чем отправка детали обратно на мойку для повторного контроля.

5. Освещение влажной детали

Проведение осмотра сразу после мойки означает проверку детали, которая может быть ещё влажной; вода изменяет внешний вид поверхности. Тонкая плёнка воды заполняет мелкие царапины и маскирует их; капли создают блики, которые могут быть ошибочно восприняты как дефекты.

Практическое решение — либо проводить осмотр после просушки, либо принимать влажную деталь и проектировать систему освещения специально для неё, используя широкий рассеянный свет, не формирующий зеркальных отражений от капель. Если критерием является сухость, то осмотр после просушки — единственный допустимый вариант, поскольку влажную деталь невозможно оценить по наличию воды.

6. Передача результата обратно на мойку

Станция контроля производит данные, которые полезны только в том случае, если они доходят до тех, кто может принять по ним меры. Полезная форма представления — это карта: какая поверхность, какое место, с какой частотой и является ли обнаружение сколом или дефектом.

Группа обнаружений сколов на одной грани указывает на проблему с форсункой или фильтрацией. Группа обнаружений царапин указывает на проблемы с обращением с деталями или их креплением. Обе ситуации поддаются устранению в рамках одной смены, однако остаются незаметными в отчёте, где указано лишь количество забракованных деталей.

7. Время цикла и расположение станции

Контроль после мойки конкурирует с линией за деталь, и станция должна освобождать её достаточно быстро, чтобы мойка не ожидала.

Три станции последовательно

При использовании робота для перемещения камеры три ракурса последовательно обрабатываются на одном и том же элементе, поэтому время станции складывается из времени перемещений и времени обработки изображений. На блоке это занимает значительную долю минуты, поэтому станцию часто размещают там, где имеется небольшой буфер, а не непосредственно на выходе из мойки.

Выборочная проверка против полной проверки

Проверка каждого элемента возможна только в том случае, если время станции укладывается в такт. Там, где это невозможно, обычно применяют компромисс: проверяют каждый элемент на поверхностях с наибольшим риском, а остальные — по выборочной схеме. Такой компромисс должен быть чётко прописан в техническом задании, поскольку станция, приобретённая для полной проверки, но эксплуатируемая в режиме выборочной проверки, требует иного обоснования.

Позиция станции также определяет, что именно она может подтвердить. Непосредственно после мойки она подтверждает состояние детали как вымытой; на расстоянии ста метров по линии она подтверждает состояние детали после транспортировки, манипуляций и возможного ожидания — это иная заявка и более слабая по значимости. Перемещение станции вниз по линии легко выполнить на чертеже компоновки, но дорого обойдётся с точки зрения того, что станция уже не сможет объяснить.

Часто задаваемые вопросы

Должна ли станция располагаться до или после сушки?

После сушки — если сухость входит в критерий приёмки, поскольку наличие воды на поверхности препятствует оценке как состояния поверхности, так и степени сухости. До сушки — только если в технологическом процессе отсутствует требование к сухости.

Какой минимальный дефект можно обнаружить?

На обработанных поверхностях блока контуры дефектов масштаба полумиллиметра обнаруживаются с помощью высокоразрешающей камеры и рассеянного света. Для выявления более мелких особенностей требуется более узкое поле обзора и большее количество станций.

Заменяет ли станция тест на чистоту?

Нет. Визуальный осмотр поверхности выявляет то, что видно на лицевой стороне; тест на чистоту измеряет то, что извлекается из определённой области, включая материал внутри проходов. Эти два метода отвечают на разные вопросы, и оба необходимы.

Как осуществляется валидация станции?

С использованием набора деталей с известными дефектами и известным загрязнением стружкой, которые предъявляются многократно. Станция, протестированная исключительно на чистых деталях, не даёт никаких сведений о её показателе обнаружения.

Заключение

Проведение инспекции сразу после мойки превращает позднее выявление дефекта в сигнал в течение той же смены и позволяет различить стружку и литьевой дефект в единственной точке, где это различие однозначно. Три станции охватывают поверхности; позиция повторного анализа обрабатывает те случаи, которые изображение не позволяет однозначно решить.

Станцию имеет смысл строить только в том случае, если её выходные данные поступают на стиральную машину в виде карты расположения, а не в виде показателя прохождения. Количество сбоев никому не говорит, какую именно насадку следует проверить.