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气缸内涂层检测能使用机器视觉技术吗

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2019-05-17 14:01:00
    如何快速便捷的检测气缸内涂层呢?以往大部分人都认为这个很难吧,不过,现在沃德普机器视觉可以肯定的告诉你,不难!
 
    作为内燃机的主要部件,压铸气缸体是整个发动机结构的支撑,它包含一些镗孔,每个镗孔用于安装其他部件。其中缸体中直径较大的一个镗孔用于安装活塞。当活塞被安装后,其通过连杆将推力传递到曲轴。
 
    在过去,需要在缸体内配置一个气缸衬套来容纳活塞。这会导致发动机更重、镗孔更小。现在,通过部署某公司发明的线材等离子电弧喷涂(PTWA)技术,消除了这种复杂的装配过程。
 
    在PTWA过程中,将耐磨涂层喷涂到发动机缸体镗孔的内表面上。这样缸体内就不需要增加气缸衬套,从而让发动机的镗孔更大,这样就可以使用更大的进气阀,使发动机动力更强。
 
    在涂覆了这种铁质耐磨涂层后,必须检查气缸镗孔,以确保PTWA过程使得镗孔内壁被均匀涂覆。
 
    由于PTWA过程可能会在缸体内壁残留涂层材料的沉积物(或称为“喷涂点”),因此必须对喷涂结果进行检测,以确保喷涂点的数量、宽度、长度和位置都在制造商设定的公差范围内。
 
    在引入和部署机器视觉系统来完成这项任务之前,需要从生产线上取出单体发动机缸体(可能每种产品需要取一个),然后将缸体切开,进而检查缸体镗孔内壁是否存在不合格的喷涂点。这是一项费时费力的工作,并且不能保证对每个发动机缸体进行检测。
 
成像系统   
 
    为了解决这个问题,为这项任务开发了一套自动化检测系统,同时还提供了操作员可轻松掌握的图形化用户界面和检测结果。
 
    在使用PTWA过程对发动机缸体进行涂层后,发动机缸体沿着传送带进入到成像站。由于发动机缸体在传送带上处于移动状态,因此必须将缸体从传送带上取下、并使其保持在一个稳定的位置,以方便机器视觉系统对缸体进行成像。为了将每个缸体从传送带上取出,系统使用了由伺服电机驱动的多个线性滑块来抓取缸体,其中伺服电机由PLC控制。
 
    当发动机缸体被移动到一个稳定的位置后,使用机器视觉系统检测发动机缸体的内壁。该成像系统可以在两种不同的配置下工作。第一种配置方法是使用定制的二次光学元件对缸体内壁进行检测。
 
    第二种配置方法基于“孔检测”光学镜头,该透镜专门用于对物体的垂直壁进行成像。
 
    系统的照明使用的是红光LED环形漫射灯,安装在透镜系统上方大约4英寸处,这种直接/镜面照明用于显示高反射缸体表面上的任何变形。随着透镜系统通过线性滑块导引至孔内,LED光源则通过漫反射和直射两种方式照亮该气缸孔。不同于只能对平面视场进行成像的所谓的“针孔镜头”,专用于孔洞检测的光学镜头,能够对孔的底部和垂直内壁成像(见图1)。
 
 
    不同于只能对平面视场进行成像的所谓的“针孔镜头”,专用于孔洞检测的光学镜头,能够对孔的底部和垂直内壁成像。从图中可以看到镜头的工作原理,以及气缸涂层检测系统的输出结果。
 
孔图像 
  
    为了捕获到深度约为135mm的缸体孔内的图像,镜头系统以15mm为增量单位、分九次分段移动来捕获缸体内表面的图像。
 
    尽管镜头系统可以捕获到大约50~90mm圆周宽度的图像,但是采用15mm分段增量法,可确保图像是在最佳焦点位置被捕获,并且图像的像素将保持一致的间距。
 
    随后,来自镜头系统的图像由彩色工业相机进行数字化处理;该相机基于500万像素CCD图像传感器,帧率为17fps。捕获的图像随即通过相机的GigE接口传输到系统主机,并在那里进行图像分析。为了分析缸体内表面上涂层材料的沉积状况,尝试了许多不同的方法。
 
缸体分类  
 
    完成两轮检测后,每个发动机缸体被分类为合格或不合格。如果不合格,则通过线性滑块将其移走并放置到一个转盘上,随后通过转盘将其从生产线中移除,随后可以根据需要对其进行重新加工。检测合格的气缸继续被放置到传送带上,进行活塞、气缸盖的组装以及最后的装配工作。
 
    该机器视觉检测系统,已经在被一些主流汽车制造商使用。能够确保100%检查每个发动机缸体,从而避免了手动切割缸体样品这个耗时的过程,以确定涂层和最终加工过程的有效性。
 
 沃德普认为机器视觉检测技术被越来越多的应用在工业生产中,机器视觉检测不但能降低人工成本,还可以提高产品的质量及减少生产时间。因此,越来越多企业也向自动化生产转型。
 

 

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