Yüzey Kusuru Tespiti: Cam, Metal ve Düşük Kontrastlı Hatalar

Kamerayla yüzey kusuru tespiti: camda kabarcık ve çizik, metalde çapak ve gözenek; kusuru yüksek kontrastla gösteren aydınlatma ve %100 muayene rehberi.

Yazar: CX Teknoloji Uzman Ekibi

Otomatik yüzey kusur tespiti, hat üstüne kurulan endüstriyel kamera ve kusur tipine göre seçilmiş aydınlatmayla her parçayı görüntüleyip çizik, çapak, gözenek, kaynak hatası ve renk sapmasını yapay zekâ modeliyle işaretleyen muayene yöntemidir. Karar PLC'ye OK/NOK sinyali olarak gider; optiğe bağlı olarak 0,05 mm mertebesinde kusur ayırt edilir ve her parçanın görüntüsü arşivlenir.

Örneklemle yapılan yüzey kontrolü neden yetmez?

Örneklemle kalite kontrolü bir olasılık hesabıdır: kusurlu parça örneğe girmezse muayeneden geçmiş sayılır ve müşteriye gider. Yüzey kusurları da çoğunlukla sürekli değil aralıklıdır. Kalıba yapışan bir talaş, anlık bir sıcaklık sapması ya da taşıma bandındaki bir çapak kısa bir süre kusur üretir, sonra kaybolur; saatlik örneklem bu pencereyi kolayca kaçırır. Görüntü tabanlı yüzey kusur tespiti ise her parçayı muayene eder: çizik, çapak, gözenek, döküm boşluğu ve renk sapması hat hızında aranır.

Yüzey kusuru gözle bakıldığında bulunabilir; hat hızında ve her parçada bulunabilir olması ise bir aydınlatma ve model problemidir. Göz yorulur, vardiya sonunda dikkat düşer, parlak metaldeki ince bir çizik bakış açısına göre görünür ya da kaybolur ve iki kontrolcü aynı lekeye farklı karar verir. Kamera her parçaya aynı ışık, aynı açı ve aynı kabul kriteriyle bakar ve kararının görüntüsünü saklar.

Görüntü işleme ile yüzey kusur tespiti nasıl çalışır?

Süreç, parçanın kamera önüne geldiği anı yakalayan tetiklemeyle başlar: konveyör encoder'ı ya da bir yaklaşım sensörü çekim sinyali verir, darbeli aydınlatma pozlamayla senkron yanar. Görüntü önce anomali tabanlı bir modelden geçer. İyi çalışan bir hatta kusurlu parça azdır; her kusur tipinden yeterli örnek toplamak aylar sürebilir ve hiç görülmemiş bir tip yine kaçar. Bu nedenle model önce sağlam yüzeyi öğrenir; ondan sapan her bölge bir sapma haritasında kusur adayı olarak işaretlenir. Aday bölgeler ikinci aşamada tür ve büyüklüğe göre sınıflandırılır, tolerans dışı parça reddedilir. Yaklaşımın ayrıntısını denetimsiz anomali tespiti yazısında anlattık.

Yüzey muayenesinde aydınlatma neden belirleyicidir?

Yüzey muayenesinin başarısı modelde değil optikte başlar, çünkü sistem kusurun kendisini değil kusurun ışıkla nasıl davrandığını görür. Çizik düşük açılı ışıkta gölge ve parlama çizgisi olarak belirir; gözenek karanlık alan aydınlatmasında koyu zemin üzerinde parlak bir nokta olarak görünür. Kavisli ve parlak parçalarda dome aydınlatma yansımaları eşitler; düz ve ayna gibi yüzeylerde koaksiyel aydınlatma ezik ve eğim farklarını görünür kılar. Metal parlaması polarizasyonla bastırılır.

Doğru aydınlatılmış bir kusur görece basit bir modelle yakalanabilir; yanlış aydınlatılmış kusuru en gelişmiş model bile güvenilir biçimde ayırt etmekte zorlanır. Bu yüzden ilk adım numune parçalarla ışık denemesidir: aynı parça farklı açı ve aydınlatma tipleriyle çekilir, hangi kurgunun hangi kusuru en yüksek kontrastla gösterdiğine bakılır. Hat hızında hareket bulanıklığını önlemek için darbeli halka ya da bar aydınlatma kullanılır. Ortam ışığı kabin veya perdeyle izole edilir; tavandaki floresanın ya da yakındaki pencerenin yansıması gün içinde değişip yanlış alarm üretmemelidir.

Kamera ve optik nasıl seçilir?

Yüzey muayenesinde genellikle global shutter endüstriyel kamera kullanılır; hareket eden parçada satır satır okuyan sensörün yarattığı bozulmayı önler. Çözünürlük 5–20 MP aralığında, görüş alanının genişliğine ve ayırt edilmesi gereken en küçük kusura göre seçilir. Sürekli akan rulo malzemede, yani sac, cam, kâğıt ya da kumaşta çizgi tarama kamera daha uygundur. İş güvenliği analitiğinden farklı olarak bu iş için mevcut CCTV kameraların çözünürlüğü, açısı ve ışık kontrolü genellikle yetmez. Ölçüm ve kenar muayenesinde perspektif hatası kritikse telesentrik lens tercih edilir.

0,05 mm hassasiyet neye bağlıdır?

0,05 mm, sistemin ayırt edebildiği en küçük kusur mertebesidir ve sabit bir ürün özelliği değil, optik kurgunun sonucudur. Belirleyici olan piksel başına düşen gerçek boyuttur: aynı sensörle görüş alanı büyüdükçe piksel başına düşen yüzey genişler ve ayırt edilebilen en küçük kusur büyür. Güvenilir tespit için kusurun görüntüde birkaç piksel kaplaması gerekir; büyük parçalarda hassasiyeti korumak için birden fazla kamera, sıralı çekim ya da çizgi tarama kullanılır. Parçanın kameraya uzaklığı değişiyorsa odak ve ölçek de değişir; fikstür tekrarlanabilirliği hassasiyeti doğrudan etkiler.

Önemli bir ayrım: yüzey muayenesi kusurun varlığını ve büyüklük sınıfını bulur, ölçü kontrolü yapmaz. Çap, uzunluk ya da delik konumunun ±0,02 mm tekrarlanabilir ölçüm hassasiyetiyle kontrolü telesentrik optik gerektiren ayrı bir uygulamadır; ayrıntılar için boyutsal ölçüm ve tolerans kontrolü sayfamıza bakabilirsiniz.

Hangi kusurlar ve hangi malzemeler denetlenebilir?

Metalde sac yüzeyinde çizik, punta ve kaynak dolgusu; dökümde gözenek, boşluk ve çapak; plastik enjeksiyonda çapak, leke ve form kusuru; camda kabarcık, çizik ve dalga hatası; tekstilde yırtık, delik ve atkı hatası en yaygın uygulamalardır. Parlak metal, mat plastik ve şeffaf cam aynı ışıkla muayene edilmez; bu yüzden bir hatta çalışan kurulum başka bir ürüne doğrudan taşınmaz, örnek parçayla yeniden denenir. Renk sapması da denetlenebilir, ancak aydınlatmanın yoğunluğu ve renk sıcaklığı sabit tutulmalı, kamera bir beyaz referansla düzenli doğrulanmalıdır; aksi hâlde lambanın yaşlanması renk kusuru gibi görünür.

Sınırları bilmek de önemlidir. Kamera yüzeyi görür; opak malzemenin içindeki çatlak, iç gözenek ya da katman ayrılması görüntüden tespit edilemez ve başka tahribatsız muayene yöntemleri gerektirir. Kabul kriteri bir ezik ya da çöküntünün derinliğiyse düz görüntü yerine 3B profil ölçümü düşünülmelidir. Kabul kriteri yazılı olmayan estetik yargılarda önce bir standart gerekir; standart oluşmadan yapılan otomasyon tutarsızlığı yalnızca başka yere taşır.

Cam ve şeffaf yüzeyde kusur nasıl yakalanır?

Camda ışık yüzeyden yansımakla kalmaz, malzemenin içinden de geçer; opak parçada iyi çalışan önden aydınlatma bu yüzden camdaki kusurların çoğunu göstermez. Aydınlatmayı kusur tipi belirler. Kabarcık, taş (eriyikte kalmış katı parça) ve kalın kir arkadan aydınlatmada parlak zemin üzerinde koyu leke olarak belirir. Yüzeydeki çizik ve kenar kırığı ışığı saçar ve karanlık alan aydınlatmasında koyu zeminde parlak bir çizgi olarak görünür. Dalga ve optik bozulma tek başına leke üretmez: cam, arkasına konan çizgili ya da ızgara desenli bir ekranın önünden geçirilir ve desendeki bükülme ölçülür.

Akan düzcam ya da şişe hattında iki pratik sorun öne çıkar. Biri yüzeydeki toz ve su lekesini kusurdan ayırmaktır; aynı noktanın farklı aydınlatmalarla art arda çekilmesi, yüzeye yapışmış tozu malzemenin içindeki kabarcıktan ayırmayı kolaylaştırır. Öbürü yansımadır: camın arkasındaki makine, lamba ya da operatör görüntüye girer, bu yüzden kabin ve arka plan kontrol altına alınır. Geniş ve sürekli akan camda çizgi tarama kamera kullanılır; şişe ve kavanoz gibi dönen parçalarda birden fazla açıdan çekim gerekir. Düzcam hattı, yüzey ve kusur denetimi çözümünün kullanım alanlarından biridir.

Düşük kontrastlı kusurlar nasıl görünür hâle gelir?

Düşük kontrastlı kusur, gri tonu ya da rengi çevresindeki sağlam yüzeye çok yakın olan kusurdur: boyalı panelde hafif ezik, beyaz plastikte beyaz leke, mat metalde sığ sürtme izi, açık renk kumaşta hafif ton farkı. Görüntüde yalnız birkaç gri seviyelik fark bırakan bu kusurlarda ilk akla gelen model eşiğini düşürmektir; bu da sağlam parçaların reddedilmesine yol açar. Daha güvenilir yol, kusurun kontrastını görüntü alınırken artırmaktır:

• Işığın açısını değiştirmek: yüzeye çok düşük açıyla gelen ışık, renk farkı olmayan ezik ve sürtmeyi gölge ve parlama olarak öne çıkarır.
• Desen yansıtmak (deflektometri): parlak ve boyalı yüzeyden yansıyan çizgili desen, eğimin değiştiği yerde bükülür; gözle zor seçilen sığ ezikler bu yöntemle ortaya çıkar.
• Birden fazla yönden çekmek (fotometrik stereo): aynı alan farklı yönlerden gelen ışıklarla art arda görüntülenir ve yüzeyin eğimi hesaplanır; renk ve desen farkı bastırılır, yüzeyin biçimi kalır.
• Işığın rengini seçmek: kusurla zemin arasındaki fark belirli bir renkte büyür. Tek renkli (monokrom) kamerayla uygun renkte ışık ya da filtre, renkli kameradan çoğu zaman daha yüksek kontrast verir; bazı lekeler yalnız UV ya da yakın kızılötesi ışıkta belirginleşir.
• Parlamayı bastırmak: polarize ışık ve lens önündeki polarizör, parlak metal ve plastikte kusuru örten yansımayı azaltır.

Model açısından düşük kontrastlı kusur, sağlam yüzeyin doğal değişkenliğine en yakın kusurdur. Sınır numuneleri bu kusur ailesinde özellikle dikkatle seçilir ve gözlem modunda yanlış red oranı ayrıca izlenir. Kusur görüntüde birkaç pikselden küçük kalıyor ve hiçbir aydınlatma kurgusu onu çevresinden ayırmıyorsa kamera onu tutarlı biçimde yakalayamaz; bu durum fizibilitede numune parçayla açıkça raporlanır.

Kusur verisi üretim sürecine nasıl geri döner?

Tespit edilen her kusur tip, koordinat ve şiddet bilgisiyle kaydedilir; parçanın görüntüsü ve kararı seri numarasıyla arşivlenir, böylece parça bazlı kayıt ve izlenebilirlik %100 olur. Müşteri şikâyetinde ilgili parçanın muayene anı açılabilir. Karar milisaniyeler içinde PLC dijital çıkışı ya da Profinet/EtherNet-IP üzerinden iletilir ve reddetme aktüatörü parçayı hattan ayırır. Çözüm sayfamızdaki gösterge 60 parça/dk hat hızında denetimdir; kendi hattınızın çevrim süresine göre kamera tetikleme ve aydınlatma darbesi senkronize edilir. Kayıtların MES'e nasıl aktarıldığını MES entegrasyonu yazısında ele aldık.

Yüzey verisinin değeri red oranında değil, kusurun kaynağını göstermesindedir. Aynı kalıptan gelen parçalarda tekrarlayan bir çizik bakım planına, belirli bir hammadde partisinde artan gözenek tedarikçi görüşmesine, vardiya başında yükselen kusur sıcaklık sapmasına işaret edebilir. Çözüm sayfamızdaki örnek panoda kusurların %38'i çizik ve sürtme; bunların çoğu üretimde değil elleçleme ve taşıma sırasında oluşuyor ve kayıt görüntüleri bu ayrımı kanıtlanabilir hâle getiriyor. Aynı örnek panodaki haftalık red oranında görülen −%37 (8 hafta) düşüş modelin iyileşmesinden değil, ilk haftalarda görünür hâle gelen kök nedenlerin giderilmesinden gelir.

%100 muayeneye geçiş nasıl planlanır?

Geçiş örnek parça denemesiyle başlar: sağlam, kusurlu ve kabul sınırındaki parçalar farklı aydınlatma ve optik kurgularıyla görüntülenir. Ardından kamera ve aydınlatma hatta kurulur ve sistem bir süre yalnız gözlem modunda çalışır: parçayı reddetmez, kararını kaydeder. Bu kayıtlar kalite ekibinin elle yaptığı kontrolle karşılaştırılır; kaçan kusur ve yanlışlıkla işaretlenen sağlam parça ayrı ayrı sayılır.

Kabul ölçütleri bu aşamadan önce yazılı olarak belirlenir: hangi kusur tipi, hangi boyutun üzerinde, hangi oranda yakalanmalı; kabul edilebilir yanlış red oranı nedir. Sınır numuneleri kalite ekibiyle birlikte seçilir, çünkü iki kişinin aynı parçaya farklı karar verdiği yerde modelin de tutarlı olması beklenemez. Duyarlılığı yüksek tutulan model sağlam parçaları da reddedebilir; eşik, kaçan kusurun ve boşa reddedilen parçanın bedeli birlikte düşünülerek ayarlanır. Bu dengeyi güven skoru, kesinlik ve duyarlılık yazısında açtık. Ölçütler karşılandığında reddetme aktüatörü devreye alınır ve örneklemeli kontrol sistemin doğrulanmasına dönüşür; başarı kriterini yazmak için doğru pilot tasarımı yazısı iyi bir çerçevedir.

Sahada sık yapılan hatalar nelerdir?

En yaygın hata aydınlatmayı sonradan halledilecek bir ayrıntı saymaktır; laboratuvarda iyi çalışan kurgu, pencereden gelen gün ışığı ya da geçen bir forkliftin farı kadraja düştüğünde tutarsızlaşır. İkincisi kabul kriterini yazılı hâle getirmeden model eğitmektir. Üçüncüsü bakımı unutmaktır: lensin ve koruyucu camın tozlanması, ışık kaynağının zamanla zayıflaması ve fikstürün gevşemesi bakım planına alınmalıdır. Kusurları bilinen bir referans numunenin sistemden düzenli geçirilmesi bu kaymaları erken gösterir.

Hangi sektörlerde kullanılır, nereden başlanmalı?

Otomotiv tedarikçilerinde yüzey muayenesi parça bazlı izlenebilirlik ve OEM denetimlerinde kanıt görüntü anlamına gelir; bu kullanımı otomotiv yan sanayide görüntü işleme yazısında işledik. En sağlıklı başlangıç, kaçan kusurun en pahalıya mal olduğu tek bir istasyon ve tek bir kusur ailesi seçmektir. Standart kusur ailelerinin dışında kalan, sahaya özgü bir yüzey söz konusuysa projeye özel video analitik yaklaşımıyla model tesisin kendi verisiyle eğitilir; fizibiliteden devreye almaya tipik süre 12–14 haftadır. CX Teknoloji optik ve aydınlatma fizibilitesini numune parçalarınız üzerinden yapar, eşikleri pilot süresince hattınızda kalibre eder.

Sık sorulan sorular

Yüzey kusur tespiti sistemi hangi kusurları yakalar?

Çizik, ezik, çapak, gözenek, döküm boşluğu, kaynak ve punta hataları, leke, kabarcık, yırtık ve renk sapması tipik kusurlardır; metal, döküm, plastik enjeksiyon, cam ve tekstilde uygulanır. Anomali tabanlı model sağlam yüzeyi öğrendiği için daha önce görülmemiş kusur tiplerini de aday olarak işaretler. Opak malzemenin içindeki çatlak veya iç gözenek kameradan görülmez; bunlar için başka tahribatsız muayene yöntemleri gerekir.

Cam yüzeydeki kusurlar kamerayla nasıl tespit edilir?

Kusur tipine göre seçilen aydınlatmayla. Kabarcık ve taş arkadan aydınlatmada koyu leke, çizik ve kenar kırığı karanlık alan aydınlatmasında parlak çizgi olarak görünür; dalga ve optik bozulma camın arkasındaki çizgili desenin bükülmesinden ölçülür. Akan düzcamda çizgi tarama kamera, şişe gibi dönen parçalarda birden fazla açıdan çekim kullanılır.

Düşük kontrastlı kusurlar görüntüden yakalanabilir mi?

Çoğu zaman evet. Kontrastı görüntü alınırken artırmak, model eşiğini düşürmekten daha güvenilir sonuç verir: çok düşük açılı ışık, yüzeyden yansıtılan desen (deflektometri), farklı yönlerden art arda çekim ve kusuru belirginleştiren ışık rengi, renk farkı olmayan ezik ve lekeleri görünür kılar. Kusur hiçbir kurguda çevresinden ayrışmıyorsa bu durum fizibilitede numune parçayla raporlanır.

0,05 mm hassasiyet her hatta sağlanabilir mi?

Hassasiyet sabit bir değer değildir; optiğe, görüş alanına, aydınlatmaya ve hat hızına bağlıdır. Aynı kamerayla daha geniş bir alanı izlemek, piksel başına düşen yüzeyi büyüttüğü için ayırt edilebilen en küçük kusuru da büyütür. 0,05 mm mertebesi uygun optik ve görüş alanıyla ulaşılan değerdir; kendi parçanızda hangi kusur boyutunun güvenilir biçimde yakalandığı pilotta ölçülerek raporlanır.

Yüzey kusur tespiti için mevcut güvenlik kameraları kullanılabilir mi?

Genellikle hayır. Yüzey muayenesi hat üstüne kurulan, çoğunlukla 5–20 MP global shutter endüstriyel kamera ve kusur tipine göre seçilen aydınlatma gerektirir; sürekli akan malzemede çizgi tarama kamera kullanılır. Güvenlik kameraları bu çözünürlüğe, ışık kontrolüne ve tetikleme hassasiyetine sahip değildir. Keşifte parça, kusur tipi ve hat hızına göre kamera-optik-aydınlatma kurgusu önerilir.

Kusurlu parça örneğimiz çok az; model nasıl eğitilir?

Anomali tabanlı yaklaşımda model kusur örneklerinden değil sağlam yüzeyden öğrenir ve sağlam görünümden sapan her bölgeyi kusur adayı olarak işaretler. Bu yüzden eğitim için bol miktarda sağlam parça görüntüsü temel girdidir. Kusurlu ve kabul sınırındaki numuneler yine de gerekir: aday bölgelerin tür ve şiddete göre sınıflandırılmasında ve sistemin doğrulanmasında kullanılır.

Otomatik yüzey kontrolü üretim hattını yavaşlatır mı?

Doğru kurgulandığında yavaşlatmaz. Çekim encoder veya sensör sinyaliyle tetiklenir, karar PLC'ye OK/NOK sinyali olarak milisaniyeler içinde iletilir ve reddetme aktüatörü kusurlu parçayı hattan ayırır. Çözüm sayfamızdaki gösterge 60 parça/dk hat hızında denetimdir; kendi hattınızda kamera tetikleme ve aydınlatma darbesi çevrim süresine göre senkronize edilir.

Sistem hattımızdaki PLC ve MES ile nasıl konuşur?

Muayene kararı PLC dijital çıkışı ya da Profinet/EtherNet-IP üzerinden iletilir ve reddetme aktüatörünü tetikler. Her parçanın görüntüsü, kusur tipi ve kararı seri numarasıyla arşivlenir ve MES kaydına yazılır; böylece parça bazlı izlenebilirlik sağlanır. Olaylar ayrıca REST API ve MQTT üzerinden yayınlandığı için ERP ve raporlama sistemlerine de bağlanabilir.