Görüntü emalı ilə keyfiyyətə nəzarət: növlər, avadanlıq, quraşdırma

Görüntü emalı ilə keyfiyyətə nəzarət necə qurulur? Qüsur, ölçü, montaj, etiket, OCR və sayma yoxlaması; kamera, işıqlandırma, PLC ilə imtina və doğrulama addımları.

Türkcə orijinaldan tərcümə · Türkçe aslı

Görüntü emalı ilə keyfiyyətə nəzarət xətt üzərindəki sənaye kamerasının hər detalın görüntüsünü idarə olunan işıqda çəkməsi, proqram təminatının bu görüntüdə qüsur, ölçü kənarlanması, çatışmayan komponent, mövqe və ya kod xətası axtarması və qərarı OK/NOK siqnalı ilə PLC-yə göndərməsidir. Qüsurlu detal imtina mexanizmi ilə xətdən ayrılır, hər qərarın görüntüsü qeydə alınmış qalır.

Seçmə nəzarətdən fasiləsiz yoxlamaya keçidin keyfiyyət idarəetməsi tərəfini Keyfiyyət 4.0 yazısında nəzərdən keçirmişik. Bu bələdçi avtomatik keyfiyyət nəzarəti sistemlərinin mühəndislik tərəfinə fokuslanır: hansı yoxlama növləri var, hansı kamera, linza və işıq lazımdır, sistem xətt sürətinə və PLC-yə necə qoşulur, onun etibarlı olduğu necə sübut edilir və kameranın görə bilmədiyi qüsurlar üçün nə edilir.

Görüntü emalı ilə keyfiyyətə nəzarət hansı qüsurları tutur?

Görüntü emalı ilə qüsurların aşkarlanması altı əsas yoxlama növünə bölünür. Onların hər birinin optik quruluşu, qərar məntiqi və uğur ölçüsü fərqlidir; buna görə də layihədə hansı növün tələb olunduğu ayrı-ayrılıqda yazılmalıdır.

Səth yoxlamasındakı göstəricilər optikadan və görüş sahəsindən asılıdır. Montaj yoxlamasında çatışmayan klips, tərs taxılmış araqat və ya açıq qapaq növbəti stansiyaya keçmədən dayandırılır; kod doğrulamasında uyğun gəlməyən məhsul xətt boyu irəliləmir; saymada isə məhsul lazım gələrsə çeşidləmə aktuatoruna yönləndirilir.

Klassik görüntü emalı ilə dərin öyrənmə arasındakı fərq nədir?

Qaydalara əsaslanan klassik görüntü emalı mühəndisin müəyyən etdiyi addımlarla işləyir: həddləmə, kənarların tapılması, blob analizi, şablon uyğunlaşdırma və ölçmə kaliperləri. Qüsur və ya ölçü dəqiq təsvir edilə bilirsə, bu üsul sürətli, izah edilə bilən olur və az məlumatla qurulur. Ölçü nəzarəti, mövqe və kod oxuma məhz buna görə əsasən klassik alətlərlə aparılır; hər qərarın hansı kənardan və hansı həddən çıxdığı göstərilə bilər.

Dərin öyrənmə isə qaydanı nümunələrdən öyrənir. Təbii tekstura fərqi olan ağac, dəri və tökmə səthləri, forması hər dəfə dəyişən cızıq və ləkələr və ya yaxşı ilə pis arasındakı fərqin təsvir edilə bilmədiyi hallar dərin öyrənmənin sahəsidir. Bunun əvəzində etiketlənmiş məlumat, öyrətmə müddəti və qərarın ardıcıllığını göstərən doğrulama qaydası tələb olunur. Sahədə əksər sistemlər hibriddir: detal klassik alətlə tapılır və düzləndirilir, ölçü klassik üsulla götürülür, səthin təsnifatı isə dərin öyrənmə ilə aparılır.

Keyfiyyət nəzarəti kamerası və linza necə seçilir?

Xətt üzərindəki yoxlamada tetikləmə ilə işləyən, hərəkətli detalda təhrif yaratmayan global shutter sənaye kamerası istifadə olunur; fasiləsiz axan sac, kağız, plyonka və ya parçada xətti skan kamerası üstün tutulur. Rəngli kamera yalnız rəng kənarlanması axtarıldıqda və ya məhsul və ya komponent rənginə görə ayırd edildikdə lazımdır; monoxrom sensor eyni ayırdetmədə daha çox detal və işığa həssaslıq verir. Təhlükəsizlik kameraları bu iş üçün adətən uyğun deyil: onlar xarici tetikləmə, işıqla sinxron qısa ekspozisiya və detala görə seçilmiş optika imkanı təqdim etmir.

Ayırdetmə görüş sahəsi ilə axtarılan ən kiçik xüsusiyyətin nisbətindən hesablanır. Nümunə: 100 mm enində görüş sahəsi üfüqi istiqamətdə təxminən 2.450 piksel verən sensorla görüntülənərsə, bir piksələ təxminən 0,04 mm düşür və 0,12 mm-lik cızıq 3 piksel üzərinə yayılır. Qüsur tək piksel miqyasına endikcə qərar küyə qarışır; buna görə də ən kiçik qüsurun bir neçə piksel tutması hədəflənir.

Linza seçimində işçi məsafəsi, görüş sahəsi və sahənin dərinliyi həlledicidir. Ölçmədə detalın hündürlüyü dəyişdikcə onun görüntüdəki ölçüsünü dəyişən perspektiv xətası tolerans büdcəsini tükədirsə, telesentrik linza istifadə olunur; səth və montaj yoxlamasında əksər hallarda sabit fokuslu sənaye linzası kifayət edir.

Hansı işıqlandırma hansı qüsuru görünən edir?

Maşın görməsində işıqlandırma qüsuru fondan ayıran əsas vasitədir. Seçim materiala, səthin parlaqlığına və axtarılan xüsusiyyətə görə aparılır; eyni detal fərqli işıqda tamamilə başqa cür görünür.

Ətraf işıq isə hər quraşdırmada problemdir: pəncərənin və ya tavan lampasının gün ərzində dəyişməsi yanlış imtinanın ən geniş yayılmış mənbələrindən biridir, buna görə də stansiya qoruyucu örtük və ya impulslu işıqla izolyasiya edilir.

Tetikləmə, xətt sürəti və imtina mexanizmi necə qurulur?

Görüntü fasiləsiz axından deyil, tetikləmə ilə alınır: detal fotoelektrik sensoru keçdikdə və ya konveyer enkoderi müəyyən addımı saydıqda kamera çəkir və işıqlandırma eyni anda impuls verir. Ekspozisiya müddəti hərəkət bulanıqlığını müəyyən edir. Nümunə: 0,5 m/s sürətlə axan detal 100 mikrosaniyəlik ekspozisiya ərzində 0,05 mm yol gedir; bir piksələ 0,04 mm düşən quruluşda bu, bir pikseli bir qədər aşan bulanıqlıqdır. Daha qısa ekspozisiya daha güclü işıq tələb edir.

Qərar müddəti kamera ilə imtina nöqtəsi arasındakı məsafəyə və xətt sürətinə sığmalıdır. Nəticə PLC-yə rəqəmsal OK/NOK çıxışı və ya Profinet, EtherNet/IP kimi sahə şəbəkəsi vasitəsilə gedir. Kamera ilə itələyici arasında birdən çox detal olduqda PLC hər detalın qərarını enkoder sayımı ilə izləyir və imtina aktuatorunu düzgün detalda işə salır. Hava şırnağı, itələyici qol və ya istiqamət dəyişdiricinin seçimi detalın çəkisinə və sürətə görə aparılır.

İki təhlükəsizlik qaydası əvvəlcədən layihələndirilir. Birincisi xətaya qarşı təhlükəsiz davranışdır: görüntü alına bilmədikdə və ya qərar vaxtında gəlmədikdə detal NOK sayılır, sağlam qəbul edilmir. İkincisi imtinanın təsdiqlənməsidir: imtina edilmiş detalın həqiqətən imtina qutusuna düşdüyü ayrıca sensorla təsdiqlənir, qutu dolduqda xətt xəbərdarlıq verir.

Qüsurlu nümunə azdırsa, model necə öyrədilir?

Yaxşı işləyən xətdə qüsurlu detal az olur və dərin öyrənmə ən çox burada çətinlik çəkir: model nümunəsini heç görmədiyi qüsur növünü təsnif edə bilmir. Sahədə üç yol birlikdə istifadə olunur. Birincisi sağlam səthi öyrənib ondan kənara çıxanı işarələyən anomaliya yanaşmasıdır; təfərrüatlarını səth qüsurlarının aşkarlanması yazısında izah etmişik. İkincisi qüsur kataloqudur: keyfiyyət komandası keçmiş qaytarmalardan, hurda qutusundan və sərhəd nümunələrindən hər qüsur növünün nümunələrini toplayır. Üçüncüsü məlumatların artırılması və sintetik nümunədir; lakin uğur yalnız real detallardan ibarət test dəstində ölçülür.

Məlumatın miqdarından çox etiketlərin ardıcıllığı həlledicidir. İki keyfiyyət texnikinin eyni detala fərqli qərar verdiyi yerdə model də qərarsız öyrənir. Buna görə də etiketləmədən əvvəl qəbul ilə imtina arasındakı sərhəd sərhəd nümunələri ilə yazılı hala gətirilir; eyni nümunələr sonradan doğrulamanın da əsasını təşkil edir.

Sistemin etibarlılığı necə doğrulanır?

Keyfiyyət nəzarəti kamerası ölçmə cihazıdır və ştangenpərgar kimi doğrulanır. Ölçmə sisteminin təhlili (MSA) sistemin eyni detala dəfələrlə eyni nəticəni verib-vermədiyini (təkrarlanma), dəyişən şəraitdə eyni nəticəni yaradıb-yaratmadığını (yenidən əldə edilmə) və istinad dəyərinə nə qədər yaxın olduğunu (kənarlanma) soruşur. Görüntü sistemində operator təsirinin yerini detalın fiksatora yenidən yerləşdirilməsi, növbə və işıq dəyişikliyi tutur.

Ölçü nəzarətində bu, Gage R&R tədqiqatıdır. Avtomobil təchizat zəncirində geniş istinad mənbəyi olan AIAG MSA təlimatına görə %GRR 10%-dən aşağıdırsa, ölçmə sistemi qəbul edilir, 10% ilə 30% arasında tətbiqin əhəmiyyətindən asılı olaraq şərti qəbul edilə bilər, 30%-dən yuxarı isə qəbul edilmir. OK/NOK qərarı verən səth və montaj yoxlamasında isə atribut uyğunluğu təhlili aparılır: düzgün qərarı məlum olan sağlam, qüsurlu və sərhəd detallarından ibarət dəst sistemə dəfələrlə verilir; buraxılmış qüsur və lüzumsuz imtina ayrı-ayrılıqda hesabata salınır, çünki onların xərcləri fərqlidir.

Doğrulama istismara verilmə ilə bitmir. Növbənin əvvəlində məlum bir sağlam və bir qüsurlu istinad detalının sistemdən keçirilməsi işığın zəifləməsi, linzanın çirklənməsi və ya kameranın yerindən tərpənməsi kimi sürüşmələri istehsaldan əvvəl tutur.

Quraşdırma hansı addımlarla irəliləyir?

Quraşdırma altı addımda irəliləyir:

1. Ehtiyacın müəyyən edilməsi: hansı qüsur və ya ölçü, hansı tolerans ilə, hansı xətt sürətində yoxlanılacaq və qəbul meyarı nə olacaq. Qüsur kataloqu və texniki çertyoj bu addımın nəticəsidir.
2. Texniki-iqtisadi əsaslandırma: sağlam, qüsurlu və sərhəd nümunələri fərqli kamera, linza və işıqlandırma quruluşları ilə masa üstündə görüntülənir; hansı qüsurun hansı işıqda etibarlı şəkildə göründüyü burada dəqiqləşir.
3. Xəttin layihələndirilməsi: stansiyanın yeri, qoruyucu örtük, tetikləmə, PLC siqnalları, imtina mexanizmi və qeydlərin MES-ə hansı sahələrlə yazılacağı müəyyən edilir.
4. Müşahidə rejimi: sistem xətdə işləyir, lakin detalları imtina etmir; qərarları keyfiyyət komandasının yoxlaması ilə müqayisə edilir, həddlər tənzimlənir.
5. Doğrulama: MSA və ya atribut uyğunluğu tədqiqatı aparılır və nəticə əvvəlcədən yazılmış qəbul meyarı ilə müqayisə edilir.
6. İstismara vermə: imtina mexanizmi işə salınır; növbənin əvvəlində istinad detalı yoxlaması və modelin yenilənməsi məsuliyyəti yazılı hala gətirilir.

Kamera hansı qüsurları görə bilmir?

Kamera qeyri-şəffaf materialda yalnız işığın çatdığı səthi görür; şüşə və şəffaf plastikdə daxili qabarcıq və yad cisim görünə bilər. Tökmənin içindəki boşluq, qaynaq tikişinin içindəki birləşmə çatışmazlığı, material daxilində laylanma və ya bağlı qutunun içindəki çatışmayan detal görüntü emalı ilə tapıla bilməz. Bu qüsurlar üçün dağıdıcı olmayan nəzarət istifadə olunur: daxili quruluşu görmək üçün X-ray (radioqrafiya), material daxilindəki fasiləsizlik pozuntusu və divar qalınlığı üçün ultrasəs nəzarəti. X-ray görüntüsü də avtomatik təhlil edilə bilər, lakin radiasiya təhlükəsizliyi və şüa mənbəyinin seçimi ilə ayrıca layihə mövzusudur.

Görünən səthdə də məhdudiyyətlər var. Kamera detalın özünə tərəf yönəlməyən üzünü yoxlaya bilməz; çoxüzlü detallarda birdən çox kamera, güzgü və ya detalı fırladan stansiya lazımdır. Hündürlük, çuxurun dərinliyi və müstəvilik kimi üçölçülü ölçülərdə ikiölçülü görüntü kifayət etmir; lazer profil və ya 3D kamera lazımdır. Bu fərqi sahə baxışında açıq şəkildə qoymaq sonradan yanlış gözləntinin qarşısını alır.

Haradan başlamalı?

Bütün xətti birdən kameraya qoşmaq əvəzinə hurdanın və ya müştəri şikayətinin ən çox gəldiyi tək bir qüsur növü ilə başlamaq optikanı, həddləri və PLC inteqrasiyasını tək stansiyada sübut etməyə imkan verir. Təchizatçı ilə görüşərkən veriləcək sualları görüntü emalı şirkətinin seçimi bələdçisində topladıq.

CX Teknoloji olaraq Gebzedəki GTÜ Teknopark-dan səth, ölçü, montaj, etiket, OCR və sayma yoxlaması qururuq. İşə nümunə detal ilə masa üstü sınaqla başlayırıq, qəbul meyarını sizinlə birlikdə yazılı şəkildə müəyyən edirik, sistemi əvvəlcə müşahidə rejimində işlədib qərarlarını keyfiyyət komandanızın yoxlaması ilə müqayisə edirik. Detalınızı və tolerans cədvəlinizi paylaşsanız, hansı yoxlamanın hansı optika ilə aparıla biləcəyini nümunə üzərində göstərə bilərik.

Tez-tez verilən suallar

Görüntü emalı ilə keyfiyyətə nəzarət üçün təhlükəsizlik kameralarından istifadə etmək olarmı?

Adətən xeyr. Xətt üzərində keyfiyyət nəzarətində tetikləmə ilə işləyən global shutter sənaye kamerası, detala və görüş sahəsinə görə seçilmiş linza və qüsur növünə uyğun idarə olunan işıqlandırma lazımdır. Təhlükəsizlik kameraları qısa ekspozisiya, tetikləmə və işıq nəzarəti təqdim etmədiyi üçün incə qüsur və ölçü yoxlamasında etibarlı nəticə vermir. Qutuların sayılması kimi kobud işlərdə istisnalar ola bilər; qərar nümunə sınağı ilə verilir.

Keyfiyyət nəzarəti kamerası istehsal xəttini yavaşladırmı?

Düzgün layihələndirilmiş stansiyada xeyr. Görüntü sensor və ya enkoder vasitəsilə tetiklənərək alınır, qərar xətt sürətinə sığacaq müddətdə verilir və PLC-yə OK/NOK kimi gedir; imtina mexanizmi qüsurlu detalı xətti dayandırmadan ayırır. Məsələn, montaj yoxlaması həllimizdə stansiya başına qərar müddəti 200 ms-dən azdır. Xətt sürəti yüksəkdirsə, kamera növü, ekspozisiya və işıqlandırma buna uyğun seçilir.

Klassik görüntü emalı, yoxsa dərin öyrənmə seçilməlidir?

Seçim qüsurun nə dərəcədə təsvir edilə bilən olmasından asılıdır. Ölçmə, mövqe və kod oxuma kimi qayda ilə müəyyən edilə bilən işlərdə klassik görüntü emalı sürətli, izah edilə bilən olur və az məlumatla qurulur. Təbii tekstura fərqi olan səthlərdə və forması dəyişən qüsurlarda dərin öyrənmə daha güclüdür, lakin etiketlənmiş məlumat tələb edir. Sahədəki sistemlərin əksəriyyəti hər ikisindən birlikdə istifadə edir: mövqeləşdirmə və ölçmə klassik üsulla, səthin təsnifatı isə dərin öyrənmə ilə aparılır.

Görüntü emalı sistemi qüsurların hamısını tutur?

Heç bir yoxlama sistemi qeyd-şərtsiz yüz faiz zəmanət vermir; etibarlılıq ölçülərək göstərilir. OK/NOK yoxlamasında düzgün qərarı məlum olan sağlam, qüsurlu və sərhəd detallarından ibarət dəst sistemə dəfələrlə verilir və buraxılmış qüsur ilə lüzumsuz imtina nisbətləri ayrı-ayrılıqda hesabata salınır. Ölçmə stansiyalarında Gage R&R tədqiqatı aparılır. Qəbul meyarı istismara verilmədən əvvəl yazılır və növbənin əvvəlində istinad detalı yoxlaması ilə qorunur.

Qüsurlu nümunəmiz çox azdır, model yenə də öyrədilə bilərmi?

Bəli, lakin üsul buna uyğun seçilir. Anomaliya yanaşmasında model bol olan sağlam detallardan öyrənir və sağlam görünüşdən kənara çıxan sahələri qüsur namizədi kimi işarələyir. Qüsur növlərini ayırmaq üçün keçmiş qaytarmalardan, hurdadan və sərhəd nümunələrindən qüsur kataloqu yaradılır; lazım gələrsə, məlumatların artırılmasından istifadə olunur. Uğur hər halda yalnız real detallardan ibarət test dəstində ölçülür.

Kamera detalın içindəki qüsurları görə bilərmi?

Qeyri-şəffaf materialda xeyr; şüşə və şəffaf plastik kimi işıq keçirən materiallarda isə daxili qabarcıq və yad cisim kamera ilə görünə bilər. Qeyri-şəffaf detalda kamera yalnız işığın çatdığı səthi görür; tökmənin içindəki boşluq, qaynağın içindəki birləşmə çatışmazlığı və ya material daxilində laylanma görüntü emalı ilə tapıla bilməz. Bu qüsurlar üçün X-ray (radioqrafiya) və ya ultrasəs nəzarəti kimi dağıdıcı olmayan üsullar istifadə olunur. X-ray görüntüləri də avtomatik təhlil edilə bilər, lakin radiasiya təhlükəsizliyi və avadanlığın seçimi səbəbindən ayrıca layihə kimi nəzərdən keçirilir.