Inline kokybės kontrolė ir DI plastiko liejime – vaizdo sistemos 2025

Įvadas į Inline kokybės kontrolę

Inline kokybės kontrolė plastiko perdirbime išgyvena sparčią transformaciją. Dar prieš kelerius metus daugelis gamyklų pasikliovė rankine patikra kas keliasdešimt ciklų. Šiandien, spaudžiant automobilių, medicinos ir elektronikos sektoriams, defektų aptikimas per sekundes yra būtinas.

Tyrimai rodo, kad įdiegus išmaniąją kontrolę, reakcijos laikas į defektus sutrumpėja nuo 50 minučių iki mažiau nei 5 minučių. Tai reiškia milžiniškas santaupas dėl mažesnio broko kiekio ir išvengtų reklamacijų.

Kas yra Inline kokybės kontrolė liejimo pramonėje?

Tai automatinis kiekvienos detalės tikrinimas tiesiai prie liejimo formos arba roboto integruotoje gardelėje. Sistema renka duomenis (vaizdus, temperatūros profilius, svorį), juos analizuoja ir lygina su etalonu. Sprendimas „gera/bloga“ priimamas greičiau nei per vieną liejimo ciklą.

Kokybės kontrolės sistemų raida

Nuo paprastų jutiklių, tikrinusių tik detalės buvimą, perėjome prie DI (dirbtinio intelekto), kuris mokosi atpažinti defektus, kurių neįmanoma aprašyti paprastomis taisyklėmis (pvz., subtilūs atspalvių skirtumai).

Inline kontrolės sistemų tipai

• 2D vaizdo sistemos: analizuoja paviršių, kontūrus ir spalvas.
• 3D vaizdo sistemos: matuoja tūrį, geometriją ir plokštumą mikronų tikslumu.
• Lazerinė metrologija: kritinių matmenų patikra ±0,01 mm tikslumu.
• Termovizinė analizė: fiksuoja temperatūros pasiskirstymą ir aptinka netolygų aušinimą.

Kokybės kontrolės gardelės sandara

Pilną sistemą sudaro robotas (arba kobotas), kameros su specialiu apšvietimu, apdorojimo kompiuteris su GPU vaizdo plokšte ir integracija su MES sistema. Visi duomenys susiejami su konkrečia detalės partija, sukuriant skaitmeninį dvynį (Digital Twin).

DI, algoritmai ir programinė įranga

Šiuolaikinės sistemos naudoja neuroninius tinklus (CNN), kurie mokomi naudojant tūkstančius gerų ir blogų detalių vaizdų. Tederic Smart Vision sprendimai leidžia sistemai pačiai identifikuoti galimas defektų priežastis ir įspėti operatorių dar prieš pasirodant dideliam broko kiekiui.

Pagrindiniai techniniai parametrai

• Raiška: mažiausias aptinkamas defektas (pvz., 0,1 mm).
• Ciklo laikas: ar patikra spėja įvykti liejimo ciklo metu.
• Klaidingų atmetimų (False Positives) kiekis: tikslas – mažiau nei 0,1%.

Pritaikymas ir sėkmės istorijos

Automobilių pramonėje, kur keliami PPM (parts per million) reikalavimai, vaizdo sistemos yra privalomos. Medicinos sektoriuje jos užtikrina atitiktį griežtiems FDA ir ISO 13485 standartams, automatiškai dokumentuodamos kiekvieno gaminio gamybos istoriją.

Kaip pasirinkti sistemą?

1. Apibrėžkite kritinius defektus.
2. Pasirinkite tinkamą apšvietimą (matiniam plastiko paviršiui reikalingas kitas sprendimas nei blizgiam).
3. Patikrinkite integracijos galimybes su jūsų liejimo mašinos valdikliu.

Priežiūra

Kokybės kontrolės sistema, kaip ir liejimo mašina, reikalauja reguliarių patikrinimų. Būtina nustatyti grafiką: kasdieninis optikos valymas, savaitinis nustatymų tikrinimas, mėnesinis kalibravimas ir programinės įrangos peržiūra, metinis pakartotinis patvirtinimas. Kiekvienas etapas turi būti dokumentuotas ir susietas su ISO procedūromis.

DI modelius reikia atnaujinti keičiant formas, medžiagas ar paviršiaus apdailą. Geriausia palaikyti etaloninių duomenų biblioteką, prie kurios galima grįžti reklamacijos atveju. „Auksinių mėginių" (etaloninių pavyzdžių) politikos įdiegimas palengvina kalibravimą ir rezultatų nuoseklumo kontrolę tarp pamainų.

Taip pat verta įdiegti kokybės kontrolės celės būsenos stebėjimą: korpusų temperatūros, drėgmės ir vibracijos jutiklius. Taip sistema pati informuoja apie sąlygas, galinčias paveikti vaizdo kokybę. Sujungus su CMMS, galima automatiškai generuoti priežiūros užklausas, kaip ir taikant predikcinę liejimo mašinų priežiūrą.

Reguliuojamuose sektoriuose (medicininiame, aviacijos) būtina vykdyti IQ/OQ/PQ validaciją ir dokumentuoti pakeitimus. Verta naudoti skaitmeninius parašo įrankius ir versijų saugyklas, kad sutrumpėtų patikrinimų laikas ir būtų lengviau įrodyti, kad sistema visą gyvavimo ciklą veikė pagal procedūrą.

Apibendrinimas

DI valdoma Inline kokybės kontrolė tampa naujuoju standartu. Ji ne tik sumažina nuostolius, bet ir didina klientų pasitikėjimą. TEDESolutions padeda parinkti ir įdiegti vaizdo sistemas, kurios paverčia jūsų gamybą išmaniu ir nuspėjamu procesu.

2D vaizdo sistemos

2D kameros yra populiariausia technologija, idealiai tinkanti paviršiaus defektams aptikti: dryžiams, nudegimams, užlajoms, spausdinimo trūkumams. Liejimo įmonės naudoja tiek matricines kameras, tiek linijines (judantiems elementams). Pagrindiniai elementai yra raiška (paprastai 5-12 MP), nuskaitymo greitis, toninė dinamika ir tinkamai parinktas apšvietimas (žiedinis, šoninis, struktūrinis).

Klasikiniam vaizdų apdorojimui naudojamos bibliotekos, tokios kaip Halcon, Cognex VisionPro ar OpenCV. Įrankių rinkinys apima slenksčius, filtravimą, morfologiją, kontūrų analizę, OCR, spalvų tikrinimą. DI versijoje naudojami CNN modeliai (pvz., EfficientNet, YOLOv8), apmokyti defektų ir gerų detalių nuotraukomis. Tokia kombinacija užtikrina aukštą efektyvumą ir trumpus ciklo laikus.

Vis dažniau 2D vaizdo sistema montuojama tiesiai ant manipuliatoriaus arba koboto, paimančio detalę. Kamera nufotografuoja skrendant, o rezultatas perduodamas roboto valdikliui, kuris padeda dalį į OK/NOK lizdą. Taip pašalinamos papildomos stotys ir sutrumpinamas detalės kelias.

Aukščiausios klasės taikymuose naudojamos ir hiperspektrinės 2D kameros. Jos leidžia aptikti cheminės sudėties skirtumus, o tai gaminant iš reciklatų padeda aptikti taršą ar svetimus polimerus. Nors investicija didesnė, ji greitai atsiperka gaminant kosmetines pakuotes ar medicininius komponentus.

3D vaizdo sistemos

3D sistemos remiasi lazeriniu profiliavamu, struktūriniu apšvietimu, stereovizija ar „time-of-flight" technologija. Puikiai tinka sudėtingoms formoms, kai reikia informacijos apie aukštį, tūrį ar paviršių lygiagretumą. Tikslumas siekia keliolika mikrometrų, o duomenis galima palyginti su CAD modeliu, gaunant nuokrypių žemėlapius.

Lazerinė metrologija dažnai naudojama medicinos ir elektronikos pramonės detalėms matuoti (pvz., optiniams elementams, jungčių). Sistemos gali matuoti sienelės storį, griovelių gylį, angų padėtį ir net lenkimo kampą. Integracija su robotu leidžia priartinti zondą į bet kurį tašką, o tai didina celės lankstumą.

Vis populiaresnė tampa „skaitmeninio perdangos" technologija: 3D duomenys uždedami ant AR modelio, o operatorius realiu laiku mato, kur yra nuokrypiai. Tai leidžia greičiau priimti korekcinius sprendimus ir dokumentuoti rezultatus klientui.

3D sistemas taip pat galima sujungti su įtempių analize: deformacijų duomenys perduodami formos skaitmeniniam dvyniui, kuris siūlo aušinimo korekciją ar prispaudimo profilio pakeitimą. Taip metrologija tampa uždaro tobulinimo ciklo dalimi, o ne tik ataskaitų priemone.

Akustinė ir terminė analizė

Terminė analizė su IR kameromis leidžia įvertinti temperatūros pasiskirstymą ant liejinio iš karto po išėmimo. Tai leidžia pamatyti defektus dar prieš jiems pasireiškiant optiškai – pvz., nepakankamą aušinimą, karštuosius taškus, storio skirtumus. Duomenis galima koreliuoti su aušinimo parametrais ir liejimo programa.

Akustinė arba vibracinė analizė susijusi su garsais ir virpesiais, generuojamais detalei atsitrenkus į jutiklį arba bandymų metu. Kai kurie struktūriniai defektai (įtrūkimai, burbulai) keičia garso charakteristiką, kurią galima aptikti plačiajuosčiais mikrofonais. Šis metodas tinka 100% metalo-plastiko elementų kontrolei ir produktams, kuriems kritiškai svarbus sandarumas.

Šiuolaikinės sistemos sujungia akustinius duomenis su DI, naudodamos bangelių transformaciją ir spektrogramas. Modeliai klasifikuoja garsus pagal skirtingus defektų tipus. Šis metodas ypač efektyvus komponentams, kur defektai yra nematomi (pvz., mikroįtrūkimai stiklo pluoštu sustiprintose dalyse).

Kameros, optika ir apšvietimas

Optikos parinkimas – pusė sėkmės. Reikia atsižvelgti į detalės dydį, darbinį atstumą, ryškumo gylį ir atspindžius. Blizgūs plastikai reikalauja išsklaidyto apšvietimo (kupolo), o matiniai – kryptinio. Skaidriems elementams naudojamas koaksialinis apšvietimas, poliarizacija arba lazerinės linijos.

Kameros turi turėti pakankamą raišką, kad atitiktų defekto specifikaciją (pvz., 0,1 mm užlajai reikalingi 0,03-0,05 mm pikseliai). Didelės spartos taikymuose naudingi „global shutter" jutikliai ir 10GigE/CoaXPress sąsajos, perduodančios vaizdą kelių šimtų kadrų per sekundę greičiu. Verta užtikrinti pertekliškumą – dviejų kamerų su skirtingais matymo kampais montavimas padidina aptikimo patikimumą.

Negalima pamiršti darbo sąlygų: temperatūros, dulkių, vibracijų. Liejimo celėms populiarios kameros IP65 korpusuose ir LED apšvietimo elementai su oro aušinimu. Visi komponentai turi būti prieinami priežiūrai be ilgų prastovų.