EN
Как се проверява стъпката на веригата чрез машинно виждане? Пълен процес от откриване на центъра на пина до анализ на натрупаната стъпка
Този сценарий е предназначен за производители на вериги, покупатели на оборудване за предаване на мощност, инженери по качество, персонал за поддръжка и специалисти по машинно виждане. Препоръчителната продължителност на видеото е приблизително 8–12 минути. Визуалните елементи могат да включват краткостъпкова ролер верига, промишлена камера, задна светлина, обектив, калибрационна плоча, софтуер за инспекция и интерфейс за резултатите от измерването на стъпката.
Всички размери, допуски и правила за приемане, обсъдени в тази статия, трябва окончателно да се определят според конкретната серия вериги, модел, чертеж на продукта, покупателската спецификация и приложимия стандарт. Инспекцията чрез машинно виждане може да подобри ефективността на измерването, повторяемостта и проследимостта на данните, но не може да замести изпитванията за здравина на цялата верига при опън, динамични изпитвания на здравина, изпитвания за умора или експлоатационни изпитания.
Здравейте, всички, и добре дошли в днешното видео. Темата ни е критичен параметър за качество в индустрията за предаване на мощност: визуална инспекция на разстоянието между звената на верига.
Веригата изглежда съставена от множество повтарящи се звена. Всъщност обаче дори малко и постоянство отклонение в разстоянието от център до център между тези звена може да повлияе върху съчетаването на веригата със зъбчатото колело, работещия шум, точността на предаването, удължаването на веригата и нейния срок на експлоатация. Разстоянието между звената (pitch) следователно не е просто един размерен параметър. То е основен геометричен параметър, който свързва качеството на производството, съвместимостта при монтажа и стабилността по време на експлоатация.
Според публично достъпната информация на Tianjin Haorongshengye Electrical Equipment Co., Ltd., известна също като HaoRong, страницата ѝ за краткопръжни ролкови вериги изброява модели включително 06B, 08B, 10B, 12B и 16B и посочва, че могат да се доставят както стандартни ролкови вериги, така и нестандартни вериги, произведени според чертежите на клиентите.[1] Асортиментът от ролкови вериги на компанията включва също краткопръжни прецизни ролкови вериги, транспортни вериги, инженерни вериги, тегловни вериги, вериги за земеделски машини и вериги за ескалатори.[1] За тези стандартни и персонализирани предавателни продукти визуалната инспекция на разстоянието между зъбите може да помогне на производителите бързо да оценят геометричната последователност и да предоставят проследими данни за входящата инспекция и анализ на повредите.
В типична ролкова верига разстоянието между зъбите обикновено се отнася до разстоянието между центровете на два съседни болта. Структурно, отворите за пиновете в плочките на веригата, пиновете, бушоните и ролерите заедно образуват повтарящата се геометрична връзка на звената на веригата. По време на инспекция действителният измервателен референт обикновено не е външният контур на плочката на веригата или външният ръб на ролера, а разстоянието между центровете на съседните проектни референти.
Трябва да се различават няколко лесно бъркащи се понятия.
Първото е единично стъпване — разстоянието от центъра на един пин до центъра на съседния пин. Второто е накопено стъпване — общото разстояние от център до център през множество звена. Третото е еднородност на стъпката — описва вариацията между локалните стойности на стъпването. Четвъртото е удължаване на веригата , който обикновено е свързан с износване, промени в зазора между пиновете и бушоните и промени в натрупаната дължина на веригата.
Ако се инспектира само един звена, натрупаните грешки по по-дълго разстояние може да останат незабелязани. Обратно, ако се измерва само общата дължина, локалните аномалии могат да се скрият. Професионална система за визуална инспекция следователно обикновено трябва да извежда стойности за отделен стъпка, натрупана стъпка, средна стъпка, максимални и минимални отклонения, както и тенденции в вариацията на стъпката.
Традиционната инспекция на стъпката може да използва шублери, специализирани мерки, измервателни маси или ръчни устройства за измерване на дължината. Тези методи продължават да са полезни за малки серии и полево поддръжка. При масово производство обаче ръчните измервания могат да бъдат повлияни от грешки при четене, позициониране, ориентация на пробата и опита на оператора.
Преимуществото на инспекцията с машинно виждане е, че тя може да идентифицира множество пинове, отвори или свързващи елементи в един и същ обхват на зрението и автоматично да изчислява разстоянията между центровете им, като използва последователен алгоритъм за обработка на изображения. Резултатите могат да се запазват като числени данни, графики на тенденции и оригинални изображения, което улеснява сравнението на партиди, контрола на процеса и проследяването на качеството.
Инспекцията с визия е особено подходяща за онлайн или пробна инспекция върху веригови производствени линии, верификация на размерите на стандартни и нестандартни вериги, проучване на геометрични причини при аномално зацепване на верига и зъбчато колело, количествен анализ на износване и удължаване, както и сортиране по дължина на вериги, предназначени за паралелна или двойна работа.
Обаче системата за визуално наблюдение не е просто случай на правене на една снимка и автоматично оценяване на всеки аспект на качеството. Тя изисква подходящ оптичен дизайн, механично позициониране, калибриране на координатите, обработка на изображенията и оценка на несигурността при измерването.
Стабилна инспекционна система обикновено включва промишлена камера, обектив, източник на светлина, държащо устройство или измервателна платформа, калибрационен еталон, софтуер за обработка на изображения, база данни за резултатите и всички необходими интерфейси за комуникация.
Промишлената камера заснема изображението. При измерване на разстоянието между зъбите по-високото разрешение не винаги е по-добро. Камерата трябва да се избира според обхвата на измерване, допустимата грешка за целта, полето на зрение и времето за цикъл на инспекцията. Обективът трябва да осигурява баланс между острота, изкривяване, работно разстояние и дълбочина на фокуса. При инспекция на относително дълги верижни участъци трябва да се обърне специално внимание на изкривяването в краищата на полето на обектива, тъй като изкривяването на обектива директно влияе върху измерванията на разстояния в различните области на изображението.
Източникът на светлина определя дали границите на обекта са ясни. Веригата е предизвикателен обект за измерване поради металните отражения, замърсяването с масло и сложното засенчване. Задното осветление често е полезно за получаване на ясен проектиран контур на пинове, отвори или плочи на веригата. Осветлението под нисък ъгъл, коаксиалното осветление или дифузното осветление може да са по-подходящи за инспекция на повърхностни дефекти, маркировки и локални профили. На практика методът на осветление трябва да се избира според целта на измерването, а не просто за да изглежда изображението по-ярко.
Фиксиращото устройство поддържа стабилна ориентация на веригата. Ако веригата е огъната, извита, провиснала или локално вдигната, видимите централни позиции в изображението могат да се променят. При инспекция на дължината и натрупаната стъпка методът на поставяне, условието на опъване и измервателната сила обикновено трябва да бъдат стандартизирани. Фиксиращото устройство не трябва да стиска веригата прекалено силно, тъй като това може изкуствено да промени нейната геометрия. Също така не трябва да оставя веригата прекалено слабо фиксирана, защото това може да доведе до огъване и нестабилно разпознаване на центъра.
Калибрационният еталон установява преобразуването между пикселните координати и действителните размери. Резултатите от инспекцията трябва да се калибрират чрез проверена калибрационна плоча, мерителен блок или друг проследим размерен еталон. Калибрацията не е просто съотношение пиксели към дължина. Трябва да се вземат предвид също така ориентацията на камерата, деформацията на обектива, измервателната равнина и работното разстояние.
Като пример за визуална инспекция се взема измерването на центъра на ролкова верига. Тя може да се раздели на следните стъпки.
Първо, почистете и позиционирайте веригата. Премахнете маслото, прашните частици и другата рыхла замърсяваща материя, която би могла да попречи на разпознаването на ръбовете, и поставете веригата в зададената ориентация за измерване.
Второ, направете снимката. Системата трябва да провери експозицията, контраста, дълбочината на фокуса, отраженията и засенчването. Ако бордюрът или отворът са прекалено осветени, затъмнени или частично липсват на снимката, последващият алгоритъм може да обърка ръба с истинския център.
Трето, определете областта от интерес (ROI). ROI-то не бива да включва излишно нерелевантен фон, но не бива и да отреже кръглата или отворообразна характеристика, която се измерва. Добре проектираното ROI намалява лъжливите откривания и подобрява скоростта на обработка и стабилността на измерванията.
Четвърто, извличане на ръбове или контури. Софтуерът може да идентифицира пинове, отвори или ролки чрез прагове на ниво на сивото, градиенти на ръбове, проследяване на контури или съпоставяне с шаблон. За високоточни измервания обикновено се изисква локализация на ръбове с подпикселна точност, за да не се ограничава изчисляването на центровете само до координати с цели пиксели.
Пето, прилагане на геометрично приближение на центровете. Прилагат се методи за приближение с окръжност или елипса върху разпознатите кръгли, елиптични или отворни контури, за да се получи координатата на центъра на всяка референтна характеристика. Важно е да се отбележи, че центърът на външната окръжност на ролката не е задължително същият като центъра на пина. Геометричният център на отвор в вериговата плочка също може да бъде повлиян от радиусите при шампиране, заострени ръбове и фаски. Затова инспекционният референтен елемент трябва ясно да е дефиниран в чертежа на продукта и в спецификацията за инспекция.
Шесто, изчислете стъпката. Нека координатите на центровете на два съседни пина бъдат ((x_i, y_i)) и ((x_{i+1}, y_{i+1})). Разстоянието между центровете може да се изрази като:
[ p_i = \sqrt{(x_{i+1}-x_i)^2+(y_{i+1}-y_i)^2} ]
Тук (p_i) представлява (i)-тата локална стъпка. За натрупана стъпка през множество връзки разстоянието между началния и крайния център може да се изчисли като:
[ P_{m,n} = \sqrt{(x_n-x_m)^2+(y_n-y_m)^2} ]
Ако веригата е по същество права в изображението, може да се използва и проектираното разстояние на централните точки по посоката на основната верига. Ако веригата има лека кривина, първо трябва да се установи координатна система за централната линия на веригата, след което се изчислява стъпката, проектирана по посоката на веригата. Използването само на хоризонтално или вертикално пикселно разстояние може погрешно да интерпретира грешката в ориентацията на веригата като грешка в стъпката.
Седмо, изведете статистическите резултати. Минимално задължителни са: средна стойност на разстоянието между центровете на съседните контакти (pitch), максимално и минимално отклонение на отделния pitch, натрупано отклонение на pitch, стандартно отклонение или други статистически показатели, описващи вариацията. Оригиналните изображения и информация за проследяване – като време на инспекцията, партиден номер и идентификация на оборудването – също трябва да се запазят.
В следващата таблица са обобщени различията между често използваните показатели за инспекция.
| Показател за инспекция | Значение | Основна цел | Типични рискове |
| Отделен pitch | Разстояние между центровете на два съседни контакта | Оценява локалната последователност при производството | Отклонение в положението на отворите, отклонение при сглобяването и локална деформация |
| Натрупан pitch | Разстояние от център до център от началната до крайната точка през множество връзки | Оценка на общата дължина на сегмента и натрупаната грешка | Дългосрочно удължение, системно отклонение на стъпката и натрупана грешка на връзката |
| Средна стъпка | Средна стойност на група измервания | Оценка на общото центриране на партида или проба | Локалните аномалии могат да бъдат скрити чрез усредняване |
| Еднородност на стъпката | Вариация на всяка локална стъпка спрямо средната стойност | Оценка на плавността на движение и последователността на зацепване | Периодична грешка, локално биене, шум и вибрации |
| Удължаване на веригата | Промяна в действителната дължина спрямо номиналната дължина | Оценка на износа и състоянието на експлоатация | Износ на осчето спрямо бушоните, недостатъчно смазване и аномален износ на зъбчатото колело |
Официалната информация от ISO 606:2015 посочва, че стандарта обхваща размери, допуски, измерване на дължината, предварително натоварване, минимална здравина при опън и минимална динамична здравина за краткопролетни прецизни ролкови и бушонни вериги.[2] Следователно резултатът от измерване на стъпката чрез визуален метод не трябва да се оценява самостоятелно, без оглед на приложимия стандарт и техническите изисквания.
При практическия замер е препоръчително да се оценява „дали отделният стъпка е приемлива“ отделно от „дали натрупаната дължина на верижния участък е приемлива“. Верижният участък може да има средна стъпка, близка до номиналната стойност, но при това да показва значителни локални вариации. Алтернативно, всяка локална стъпка може да е относително стабилна, докато натрупаната дължина проявява систематично отклонение. Тези два случая не оказват еднакъв ефект върху зацепването със зъбчатото колело и работата на оборудването.
Визуалната инспекция, измерването с шублер и измерването на измерителни маси всеки имат подходящи области на приложение. Технически некоректно е да се твърди, че един от тези методи е универсално по-добър.
| Метод | Предимства | Ограничения | Типични приложения |
| Шублер или ръчен калибър | Ниска цена, проста употреба, подходящ за полева употреба | Зависим от ръчно позициониране и труден за използване при големи обеми локални данни | Поддръжка, бързо сканиране и измерване на малки серии |
| Специален измервателен уред | Бързо преценяване „добре/недобре“ за фиксирани спецификации | Обикновено предоставя ограничени данни и може да показва само „добре" или "недобре" | Бърза инспекция за освобождаване на производствения под |
| Измервателна маса или устройство за измерване на дължина | Подходящо за дълги верижни участъци и измерване на натрупана дължина | По-голяма заемана площ и потенциално по-бавно време на цикъл | Контрол на дължината на партида, измерване след предварително натоварване и инспекция на дълги вериги |
| Инспекция чрез машинно виждане | Автоматично разпознава множество характеристики, извежда локални и натрупани данни и поддържа проследимост | Изисква стабилна оптика, калибриране, позициониране и алгоритми | Онлайн инспекция, прецизно пробоотборване, анализ на партиди и нестандартни компоненти |
Техническата информация от индустрията посочва, че измерването на дължината на верига обикновено се извършва при зададено предварително натоварване, като действителната дължина се сравнява с номиналната дължина, изчислена като „брой звена, умножен по разстоянието между тях“. Точността и еднородността на дължината са особено важни за приложения с тесни допуски и за вериги, работещи в съчетани двойки или паралелни конфигурации.[3] Следователно, когато се използва визуална система за анализ на дължината или удължението на верига, е съществено да се дефинира дали веригата е в естественото си състояние, в напрегнато състояние или в състояние, подложено на зададена измервателна сила.
Първата категория грешки идва от оптичната система. Дисторшън на лещата, недостатъчна резолюция, неподходяща дълбочина на фокусиране, преместване на фокусната равнина и неравномерно осветление могат да променят разпознатия контур. При измерване на сравнително дълъг участък от верига пикселната скала в центъра на изображението може да не е напълно същата като тази по краищата.
Втората категория идва от състоянието на детайла. Маслени филми, оксидни слоеве, галванични покрития и отражения по повърхността на веригата могат да създадат прекъснати или фалшиви ръбове. Изкривяване, усукване, провисване, деформация на веригата и състоянието на свързващите звена също могат да доведат до това центровете на шпилките да не лежат в една и съща равнина за измерване.
Третата категория идва от измервателния референтен елемент. Ако софтуерът използва центъра на външната окръжност на ролката като център на шпилката или използва геометричния център на отвора в верижната плочка като проектен референтен елемент, докато чертежът всъщност изисква центъра на шпилката, това може да доведе до систематично отклонение.
Четвъртата категория произлиза от калибрирането и координатното преобразуване. Неравномерно поставена калибрационна плоча, калибрационен обхват, по-малък от действителната измервателна област, или неточна конверсия на пиксел-мащаба могат да повлияят върху крайния резултат. За измерване с висока точност калибрирането трябва да се извършва близо до действителното място на инспекция и работното разстояние, а калибрационните условия трябва да се проверяват редовно.
Петата категория произлиза от количеството на пробите. Измерването само на един или два връзки не може да представи натрупаната грешка и еднородността на цялата верига. Дължината на измерването и количеството на пробите трябва да се избират според стандартите за продукта, техническите изисквания на клиента и нивото на риск.
Зрял процес за инспекция може да се обобщи като: идентификация на пробата, почистване и позициониране, калибриране на оборудването, придобиване на изображение, разпознаване на характеристики, подбиране на центъра, изчисляване на стъпката, статистически анализ, вземане на решение за приемане и проследимост.
По време на идентификацията на пробата се записват моделът на веригата, серията, стъпката, броят на нишките, партиден номер и задачата за инспекция. В обществената информация на HaoRong са изброени модели на ролкови вериги, включително 06B, 08B, 10B, 12B и 16B, като се посочва, че са налични както стандартни вериги, така и вериги, персонализирани според чертежи на клиенти.[1] За нестандартна верига програмата за инспекция не трябва просто да повторно използва параметрите на стандартна верига. Опорните характеристики, обхватът на измерване и допуските трябва да бъдат преопределени според чертежа.
По време на почистване и позициониране стандартизирайте ориентацията на веригата, метода за опъване, измервателната сила и местоположението на фиксиращото приспособление. Ако целта е да се провери производственият стъпка на веригата, геометрията ѝ трябва да се фиксира по възможно най-еднакъв начин. Ако целта е да се оцени удължението поради износване след експлоатация, зададеният метод за измерване трябва да се симулира по възможно най-точен начин.
По време на калибриране на оборудването потвърдете мащаба в пиксели, дисторсията на обектива, работното разстояние и измервателната равнина. Стойността в милиметри, генерирана от визуалната система, всъщност представлява резултат от преобразуване на координатите в пиксели чрез калибрационна модел. Затова данните за калибриране и записите за верификация трябва да бъдат включени в системата за управление на качеството.
По време на придобиването на изображения и разработването на алгоритъм трябва да се включват както нормални, така и аномални проби. Това може да обхваща ексцентричност, липсващи дупки, заострени ръбове, отражения, частична заслоненост, наклон и различни повърхностни условия. Алгоритъмът не трябва само да разпознава приемливи проби; той също така трябва да генерира сигнал за тревога при аномални изображения, вместо да принуждава видимо нормален резултат по отношение на размерите.
Накрая определете изискванията за приемане и проследимост. Докладът от инспекцията трябва да съдържа поне номера на пробата, модела на веригата, измерената дължина, измервателната сила или условието на опън, информация за камерата и обектива, времето на калибрация, броя на точките за измерване, данни за единичния стъпка, натрупани данни за стъпка, правилото за приемане и оригиналните изображения. При серийно производство трябва също да се регистрират средната стойност, максималното отклонение, тенденцията на вариация и местоположенията с отклонение извън допустимите граници.
Отговорът е: не самостоятелно, но може да предостави важни доказателства.
Визуалната инспекция на стъпката основно оценява геометричните размери и последователността на дължината. Тя може да установи отклонение в положението на отворите, неравномерност в стъпката, натрупано отклонение в дължината и тенденцията към удължаване на използваната верига. Въпреки това, здравината при опън, устойчивостта към износване, животът при умора, качеството на термичната обработка и корозионната устойчивост изискват допълнителна оценка чрез анализ на химичния състав, твърдостни изпитвания, металография, статично опънно изпитване, динамично изпитване на здравина и, когато е необходимо, експлоатационни изпитания.
Например, верига може да има отлична точност на стъпката, но въпреки това да се износва бързо, ако твърдостта на повърхността на пиновете и бушоните е недостатъчна. Друга верига може да отговаря на размерните изисквания, но въпреки това да се прекърши при циклично натоварване, ако съдържа охрупване от термична обработка или сериозни включвания. Затова инспекцията на стъпката чрез визуален метод трябва да се разглежда като един елемент от матрицата за контрол на качеството на веригите и да се комбинира с изпитвания на материала и на работните характеристики.
За да се обобщи, основата на визуалната инспекция на стъпката на верига не е просто използването на камера за измерване на разстояние. Това е установяването на надежден геометричен референтен стандарт и на статистически значим метод за измерване.
Трябва да определим дали измерителният референтен пункт е центърът на пина, центърът на отвора или друг конструктивен референтен пункт. Трябва да различаваме единичния стъпка, натрупаната стъпка, равномерността на стъпката и удължението на веригата. Необходими са стабилна оптика, фиксиращи приспособления, калибриране и алгоритми, за да се намалят грешките, предизвикани от отражения, ориентация, изкривяване и подбиране на ръбове. Накрая трябва да сравним резултатите с конкретната спецификация за верига, чертежа на продукта, приложимия стандарт и изискванията на покупателя.
Публичната информация на HaoRong показва, че нейните продукти вериги с ролки включват вериги с кратка стъпка и транспортни вериги с модели като 06B, 08B, 10B, 12B и 16B. Компанията също поддържа стандартни вериги и нестандартни вериги, персонализирани според чертежи.[1] За тези предавателни продукти визуалната инспекция на стъпката може да подпомогне контрола на производствения процес и да помогне на потребителите при входящата инспекция, оценката на износването на веригата и разследването на аномално зацепване.
Ако използвате машинно виждане за инспекция на вериги, не се фокусирайте само върху това колко бързо системата извършва измерванията. Обърнете равно внимание дали референтната точка е коректна, дали калибрацията е надеждна, дали данните са проследими и дали решението за приемане отразява действителния стандарт.
Благодарим ви, че гледахте това видео. Ако желаете да научите повече за измерване на удължаване на вериги, анализ на зацепване със зъбчати колела, изпитване на материали за ролкови вериги или решения за визуална инспекция на нестандартни вериги, моля, оставете коментар по-долу. До следващото видео.
Стъпката на веригата е важен геометричен параметър, който влияе върху сцеплението между верига и зъбчато колело, точността на предаването, работещия шум и експлоатационния живот. Този видеоклип представя системен подход към визуалната инспекция на стъпката на веригата, включващ разпознаване на центровете на пиновете, измерване на отделната стъпка, анализ на натрупаната стъпка, оценка на равномерността на стъпката, оценка на удължението на веригата, както и подбор на промишлени камери, обективи, източници на светлина, фиксиращи устройства, калибрационни инструменти и софтуер за инспекция.
Въз основа на публично достъпната информация от HaoRong за ролкови вериги с кратка стъпка тази статия обяснява също така разликите между стандартни и нестандартни вериги при проектирането на програма за инспекция и сравнява сценариите за приложение на визуална инспекция, шублери, калибри и измервателни маси. Фактическото приемане трябва да се базира на конкретната верига, чертежа на продукта, покупателската спецификация и приложимия стандарт.
инспекция на разстоянието между звена, визуална инспекция на верига с помощта на машинно зрение, измерване на верига чрез машинно зрение, инспекция на ролкова верига, предавателна верига, измерване на дължината на верига, удължение на верига, размерна инспекция на верига, зацепване със зъбчато колело, инспекция с промишлена камера, измерване чрез машинно зрение, точност на разстоянието между звена на ролкова верига, точност на дължината на верига, ISO 606.
[1] Страница на продукта HaoRong за ролкови вериги с кратко разстояние между звена: модели, типове продукти, стандартни вериги и персонализирани вериги
[2] Официална платформа за преглеждане на ISO 606:2015: ролкови и бушонни вериги с кратко разстояние между звена и свързани с тях зъбчати колела
[3] iwis – точност на дължината на верига: допуск за дължина на верига, измерване под предварително натоварване и анализ на натрупана дължина
Техническа бележка: Тази статия е подготвена въз основа на публично достъпна уебинформация от HaoRong, информация, свързана с ISO 606, и общи познания в областта на машинното зрение за индустрията на предаването на мощност. Целта ѝ е техническото обучение и планирането на съдържание за YouTube. Окончателните допуски, измервателната сила, броят на пробите и критериите за приемане при визуална инспекция трябва да се определят според конкретния стандарт за продукт, чертежа, спецификацията на клиента и одобрената процедура за инспекция. Визуалната инспекция не може да замести изпитванията на здравината на цялата верига на опън, динамичните изпитвания на здравина, изпитванията на живота при умора или реалните експлоатационни изпитания.