Preverjanje napak na barvni površini: 800 sličic na sekundo in kaj se s tem spremeni

Pregled

Manjki na barvi so majhni, z nizko kontrastnostjo in razpršeni po ukrivljenih površinah, kar jih naredi težko opazljive z očmi in težko dobro fotografirati. Človeški pregledovalec, ki pregleduje podplatem, hkrati vidi le nekaj kvadratnih centimetrov, s premikanjem glave ocenjuje sijaj in v enem uru izgubi doslednost. Pregled na podlagi kamere nadomesti to oceno z ponovljivo meritvijo, vendar le, če veriga zajemanja slik zmore zajeti določeno vrsto manjkov.

Veriga zajemanja slik ima tri dele: kako hitro kamera vzorči, kako je površina osvetljena in kako se del premika skozi vidno polje. V tem članku je razloženo, zakaj frekvenca slike 800 sličic na sekundo spremeni, kaj lahko najde postaja za pregled barve, ter kje so še ostali omejitveni dejavniki.

Big Bird Industrial (nekdanja Shimada Big Bird Industrial) izdeluje sisteme za čiščenje in odstranjevanje ostankov z avtomobilskih komponent za pogonske sklope že od leta 2001, pri čemer opisana linija Vision sledi istemu inženirskemu pristopu: najprej določimo merilo za sprejem, nato pa prilagodimo dimenzije strojne opreme temu merilu.

1. Zakaj frekvenca slike določa najnižjo mejo zaznavanja

Pomanjkljivost barve je zaznavna le, če jo vsaj ena slika zajame z dovolj piksli, da se loči od okoliškega premaza. Medtem ko se del premika, pomanjkljivost prehaja skozi vidno polje v končnem času. Če kamera vzorči prepočasi, se pomanjkljivost pojavi v eni sliki ali sploh ne, in noben algoritem jo kasneje ne obnovi.

Vzorčenje v smeri gibanja

Pri razporeditvi s črtnim skeniranjem mora biti vzorčna frekvenca prilagojena hitrosti površine, da se zaporedne črte prekrivajo za določeno količino. Pri razporeditvi z območnim skeniranjem mora biti frekvenca sličic dovolj visoka, da se napaka najmanjše predpisane velikosti pojavi v več zaporednih sličicah. V obeh primerih izhaja zahteva iz najmanjše napake v specifikaciji in največje hitrosti površine, ne pa je izbrana iz kataloga.

Kaj omogoča 800 sličic na sekundo

Konfiguracija z uporabo štirih kamor, vsaka z frekvenco 200 sličic na sekundo, skupaj proizvede 800 sličic na sekundo. Pri hitrosti površine med 800 in 1000 mm na sekundo ta zmogljivost omogoča neprekinjeno vzorčenje prek celotne širine podplata brez vrzeli med posnetki. Praktični rezultat je, da postaja lahko pregleda celotno prevlečeno površino v ciklu pod 15 sekundami in hkrati loči napake velikosti barvnega delca.

2. Osvetlitev je druga polovica ločljivosti

Visoke frekvence slike so brez vrednosti na površini, ki odbija svetlobo. Barvane plošče so ukrivljene, sijajne in pogosto temne, kar pomeni, da razpršeni vir svetlobe povzroči jasno odsev na delu površine in skrije napake na preostalem delu. Geometrija osvetlitve je enako pomembna kot senzor.

Zakaj U-oblika vira ustreza ukrivljenim ploščam

U-oblikovani vir obdaja ploščo tako, da se vpadni kot ohrani znotraj ozkega pasu po celotni ukrivljenosti. To ohrani zrcalni odsev na napovedljivi legi in omogoča, da se napaka prikaže kot lokalna izkrivitev v sicer enakomernem svetlobnem polju. Na ravni plošči isto opravi obročasta svetloba; na podplatu pa mora vir slediti geometriji.

Ločevanje razredov napak po njihovem optičnem podpisu

Ne vsak napak odziva na isto osvetlitev. Delci in kraterji izkrivljajo zrcalni sijaj, luknje in mehurčki iz topila se pojavijo kot temne točke, tekočine in spuščanja spreminjajo lokalni naklon, oranžna lupina pa spreminja teksturo na večjem prostorskem merilu. Ena sama nastavitev osvetlitve redko zajame vse te napake z enako občutljivostjo, zato barvne postaje običajno združijo več načinov osvetlitve in združijo rezultate.

3. Od stopnje zaznave do proizvodne odločitve

Učinkovitost pregleda se navaja kot stopnja zaznave, vendar pa se na proizvodni liniji dejansko srečujemo s stopnjo napačnih pozivov in tokom ponovnega obdelovanja. Postaja, ki spusti 0,2 % napak in napačno označi 2 do 5 % brezhibnih delov, povzroči zelo drugačne obratovalne stroške kot postaja z enako stopnjo spuščenih napak, a nižjo stopnjo napačnih pozivov.

Branje obeh številk skupaj

Stopnja zaznavanja sama po sebi spodbuja prekomerno občutljivost. Vsak prag, ki zazna še eno napako, hkrati označi več brezhibnih delov; na barvni liniji vsak napačen poziv pomeni, da se del pošlje na lakanje ali človeško ponovno pregledovanje.

Čas cikla kot omejitev, ne kot rezultat

Čas cikla 15 sekund ali manj za prednji ali zadnji del ali za skupino zapiralnih elementov je zahteva proizvodne linije, ne pa dosežek kamere. Določa proračun: čas za obravnavo plus čas skeniranja plus čas odločanja. Če je skeniranje dovolj hitro, a za odločitev potrebujemo še en pogled z drugega kota, je čas cikla tisto, kar omejuje postajko, ne pa frekvenca slike.

4. Povezava med pregledom in popravkom

Napaka, ki jo najdemo, a ne določimo natančno, je le polovično uporabna. Za ponovno obdelavo barve je ključno vedeti, kje se napaka nahaja – v koordinatnem sistemu, ki ga lahko uporabi robot za lakanje.

Skupni koordinatni sistem za pregled in lakanje

Ko nadzorna postaja in brušilni robot delita isti koordinatni sistem, se lega napake neposredno spremeni v cilj za robota. Glava za brušenje se nato avtomatsko izbere glede na razred napake, operaterja pa ne prosi, naj mesta napake znova poišče na premični liniji. To je razlika med nadzorno postajo in celico za nadzor in popravek.

Kar ni mogoče avtomatizirati

Ujemanje barv ostaja človeška presoja na večini linij, saj kriterij sprejemljivosti temelji na referenčni plošči in pogojih opazovanja, ki jih na postaji težko reproduciramo. Napake, povezane z teksturo, kot je učinek oranžne lupine, so merljive, vendar je meja med sprejemljivim in nesprejemljivim običajno določena s strani strankinega standarda, ne pa z fizično mejo.

5. Kontrolni seznam specifikacij

Specifikacija za pregled lakiranja, ki jo je mogoče citirati in preveriti, vsebuje razrede napak in njihove najmanjše velikosti, hitrost površine in čas cikla, načine osvetlitve, delež izpuščenih napak in delež napačnih pozivov ter koordinatni sistem, ki ga delijo z odpravo napak. Če manjka kateri koli od teh elementov, nastane vrzel, ki jo dobavitelj zapolni z domnevo.

Preverjanje sledi isti logiki. Pred sprejemom se postaja preizkusi z naborom referenčnih plošč, na katerih so namerno postavljene napake na meji specifikacije; vsaka plošča se predstavi večkrat v različnih orientacijah. Če postaja ugotovi napako ob prvem prehodu, pri tretjem pa jo izpusti, ima težavo z ponovljivostjo, ne z občutljivostjo; ponovljivost pa je tisto, s čimer proizvodnja srečuje vsako izmeno. Ista referenčna množica omogoča tudi kalibracijo deleža napačnih pozivov, saj v testu sodelujejo tudi plošče brez napak.

Prav tako je smiselno natančno določiti, kaj se zgodi z označenim delom: ali gre na ponovno pregledovanje, na brušenje ali v odpadke. Ta odločitev določa, ali je delež lažno pozitivnih ugotovitev le nadležnost ali dejanska stroškovna postavka.

Pogosto zastavljena vprašanja

Ali je višja frekvenca slike vedno boljša?

Ne. Višja frekvenca slike zmanjša čas izpostavljenosti, kar zmanjša količino svetlobe na posnetek in poveča šum. Nad frekvenco, potrebno za zaznavo najmanjšega določenega primanjkljaja pri najvišji hitrosti površine, dodatna hitrost zmanjšuje kakovost slike namesto da bi izboljšala sposobnost zaznavanja.

Ali lahko ena postaja pregleda tako prednjo blatnik kot vrata?

Običajno ne z isto geometrijo osvetlitve, saj se ukrivljenost plošče in delovna razdalja razlikujeta. Postaje za več variant to rešijo tako, da za vsako varianto spremenijo položaj pritrdilne naprave in recept osvetlitve, namesto da bi uporabili enotno univerzalno nastavitev.

Kako se meri učinek 'oranžne lupine'?

Ocenjuje se kot parameter teksture pri določeni prostorski različici z uporabo spremembe odsevane svetlobe po površini namesto na eni sami lokaciji napake. Ker gre za statistično mero, je treba skupaj z mejno vrednostjo določiti tudi obseg vzorčenja.

Kakšna stopnja lažnih pozivov je realistična?

Pri pobarvanih zunanjih ploščah je v proizvodnji tipična stopnja lažnih pozivov 2 do 5 odstotkov, z zanemarjanjem napak okoli 0,2 odstotka. Omejitev enega brez ohlajanja drugega običajno ni mogoča na isti verigi zajemanja slik.

Zaključek

Hitrost slike določa, ali se napaka sploh zajame; osvetlitev določa, ali je napaka vidna, ko jo enkrat zajamemo. Obe morata biti prilagojeni najmanjši napaki v specifikaciji in hitrosti površine proizvodne linije ter ju je treba uravnotežiti glede na stopnjo lažnih pozivov, ki jo lahko proizvodna ekipa sprejme.

Postaje, ki delujejo v proizvodnji, so tiste, pri katerih specifikacija navaja stopnjo izpuščenih napak, stopnjo napačnih pozivov in čas cikla skupaj ter pri katerih rezultat pregleda leži v istem koordinatnem sistemu kot popravna operacija.