W wielu procesach produkcyjnych o jakości gotowego wyrobu decydują detale, które trudno zauważyć podczas standardowej kontroli wzrokowej. Niewielka rysa na metalowym elemencie, delikatne wgniecenie obudowy czy nieznaczna różnica w odcieniu mogą wydawać się mało istotne, jednak w praktyce często oznaczają, że produkt nie spełnia określonych wymagań jakościowych. Problem staje się jeszcze większy w przypadku produkcji seryjnej, kiedy w krótkim czasie należy sprawdzić setki lub tysiące takich samych elementów.

Ludzkie oko ma w tym zakresie naturalne ograniczenia. Na ocenę produktu mogą wpływać zmęczenie pracownika, tempo pracy, oświetlenie czy niewielkie różnice pomiędzy kolejnymi detalami. Systemy wizyjne pozwalają zautomatyzować ten proces, analizując obraz według wcześniej określonych parametrów. Kamery przemysłowe, odpowiednio dobrane oświetlenie i oprogramowanie analizujące obraz umożliwiają wykrywanie nawet bardzo drobnych nieprawidłowości oraz szybkie odrzucanie wadliwych produktów z procesu produkcyjnego.

Spis treści

1. Dlaczego nie wszystkie wady powierzchni są widoczne gołym okiem
2. Jak system wizyjny rozpoznaje rysy, wgniecenia i przebarwienia
3. Jakie wady powierzchni można wykrywać automatycznie
4. Kontrola jakości powierzchni w procesie produkcyjnym
5. Jak oświetlenie wpływa na skuteczność inspekcji
6. Dlaczego automatyczna inspekcja zwiększa powtarzalność kontroli
7. Jak dobrać system wizyjny do rodzaju powierzchni
8. FAQ – najczęściej zadawane pytania

Dlaczego nie wszystkie wady powierzchni są widoczne gołym okiem

Kontrola wykonywana przez człowieka może być skuteczna w przypadku wyraźnych uszkodzeń, jednak znacznie trudniej wychwycić niewielkie lub nieregularne defekty. Szczególnie problematyczne są powierzchnie błyszczące, metalowe, lakierowane czy przezroczyste, na których wygląd niedoskonałości zmienia się w zależności od kąta obserwacji i padającego światła.

Znaczenie ma również tempo produkcji. Pracownik kontrolujący kolejne, bardzo podobne do siebie produkty musi przez długi czas utrzymywać wysoki poziom koncentracji. W takich warunkach ryzyko przeoczenia niewielkiego defektu wzrasta.

Na skuteczność ręcznej inspekcji wpływają między innymi:

• wielkość i głębokość uszkodzenia,
• kolor oraz struktura kontrolowanej powierzchni,
• sposób oświetlenia stanowiska,
• prędkość przesuwania się produktów na linii,
• podobieństwo kolejnych kontrolowanych elementów,
• zmęczenie i doświadczenie osoby wykonującej kontrolę.

Jak system wizyjny rozpoznaje rysy, wgniecenia i przebarwienia

System wizyjny nie ocenia produktu dokładnie tak jak człowiek. Kamera rejestruje obraz kontrolowanego elementu, a następnie oprogramowanie analizuje określone cechy powierzchni. Mogą to być między innymi kształt, kolor, kontrast, tekstura czy występowanie nietypowych zmian w obrazie.

W zależności od zastosowanej technologii system może porównywać kontrolowany produkt z określonym wzorcem albo analizować, czy poszczególne parametry mieszczą się w ustalonych granicach. Po wykryciu nieprawidłowości możliwe jest automatyczne przekazanie informacji do sterownika linii i odrzucenie wadliwego elementu.

Proces może obejmować:

• wykonanie zdjęcia produktu przez kamerę przemysłową,
• odpowiednie doświetlenie kontrolowanego obszaru,
• analizę obrazu przez oprogramowanie,
• lokalizację potencjalnego defektu,
• określenie rodzaju lub rozmiaru nieprawidłowości,
• podjęcie decyzji o zaakceptowaniu albo odrzuceniu produktu.

Jakie wady powierzchni można wykrywać automatycznie

Zakres możliwej inspekcji zależy od rodzaju produktu, powierzchni oraz zastosowanych kamer i oświetlenia. System można skonfigurować pod kątem konkretnych nieprawidłowości występujących w danym procesie produkcyjnym.

Automatyczna analiza obrazu może być wykorzystywana zarówno przy kontroli elementów metalowych, jak i tworzyw sztucznych, szkła, opakowań czy powierzchni lakierowanych.

Do wykrywanych nieprawidłowości mogą należeć:

• rysy i zadrapania,
• wgniecenia,
• pęknięcia,
• odpryski,
• przebarwienia,
• plamy i zabrudzenia,
• nierówności powierzchni,
• ubytki materiału,
• różnice w kolorze,
• nieprawidłowości powłoki lub lakieru.

Ważne jest przy tym określenie, jaki defekt rzeczywiście dyskwalifikuje produkt. System powinien rozróżniać nieistotne różnice wynikające ze specyfiki materiału od wad przekraczających dopuszczalne tolerancje.

Kontrola jakości powierzchni w procesie produkcyjnym

Automatyczna kontrola jakości powierzchni pozwala sprawdzać elementy bezpośrednio na linii produkcyjnej, bez konieczności zatrzymywania całego procesu. Dzięki temu weryfikacja może obejmować każdy produkt, a nie jedynie losowo wybraną próbkę.

System wizyjny może działać w sposób ciągły i stosować te same kryteria oceny do wszystkich kontrolowanych elementów. Jeżeli kamera wykryje rysę, wgniecenie, przebarwienie lub inną określoną nieprawidłowość, informacja może zostać natychmiast przekazana do pozostałych elementów automatyki.

Takie rozwiązanie umożliwia między innymi:

• kontrolowanie wszystkich produktów opuszczających dany etap produkcji,
• wykrywanie bardzo niewielkich defektów powierzchni,
• automatyczne odrzucanie wadliwych elementów,
• ograniczenie liczby produktów niespełniających wymagań jakościowych,
• szybsze wykrywanie problemów pojawiających się podczas produkcji,
• gromadzenie informacji dotyczących wykrytych wad.

Jak oświetlenie wpływa na skuteczność inspekcji

Sama kamera nie wystarczy do skutecznego wykrywania wszystkich rodzajów wad. Jednym z najważniejszych elementów stanowiska wizyjnego jest odpowiednio zaprojektowane oświetlenie. To właśnie sposób padania światła może sprawić, że niewielka rysa stanie się na obrazie wyraźnie widoczna albo praktycznie zniknie.

Przykładowo powierzchnie błyszczące mogą powodować silne refleksy utrudniające analizę obrazu. Z kolei niewielkie wgniecenia często wymagają takiego ustawienia światła, aby powstały różnice w jasności pozwalające systemowi określić zmianę struktury powierzchni.

Przy projektowaniu stanowiska należy uwzględnić:

• materiał, z którego wykonano produkt,
• stopień połysku powierzchni,
• kolor kontrolowanego elementu,
• wielkość wykrywanych wad,
• geometrię produktu,
• położenie kamer względem elementu,
• prędkość przemieszczania się produktu.

Dlatego dobór oświetlenia powinien wynikać z rzeczywistych warunków produkcyjnych i rodzaju defektów, które mają być wykrywane.

Dlaczego automatyczna inspekcja zwiększa powtarzalność kontroli

Jedną z najważniejszych zalet systemów wizyjnych jest możliwość stosowania jednakowych kryteriów do kolejnych produktów. W przypadku kontroli wykonywanej przez pracowników ocena niewielkiej rysy czy różnicy w kolorze może być częściowo subiektywna. To, co jedna osoba uzna za wadę, dla innej może nadal mieścić się w akceptowalnym zakresie.

Po odpowiednim skonfigurowaniu systemu wizyjnego kryteria pozostają niezmienne. Pozwala to ujednolicić sposób oceny produktów i ograniczyć sytuacje, w których podobne elementy są klasyfikowane w różny sposób.

Automatyzacja może zapewnić:

• jednakowe kryteria kontroli dla kolejnych produktów,
• większą powtarzalność wyników,
• ograniczenie wpływu subiektywnej oceny człowieka,
• możliwość pracy przy wysokiej wydajności linii,
• szybką reakcję po wykryciu nieprawidłowości,
• możliwość analizowania danych dotyczących jakości produkcji.

Jak dobrać system wizyjny do rodzaju powierzchni

Nie istnieje jedno rozwiązanie, które będzie działało jednakowo skutecznie przy każdym produkcie. Inaczej kontroluje się matową powierzchnię z tworzywa sztucznego, inaczej polerowany metal, a jeszcze inaczej przezroczyste szkło. Dlatego przed wdrożeniem systemu konieczne jest określenie warunków, w których będzie prowadzona inspekcja.

Istotne jest również ustalenie minimalnego rozmiaru defektu, który system powinien wykrywać. Ma to bezpośredni wpływ na dobór kamery, optyki, sposobu oświetlenia oraz parametrów analizy obrazu.

Przed wdrożeniem warto określić:

• rodzaj kontrolowanego produktu,
• materiał i strukturę jego powierzchni,
• najmniejszy defekt, który należy wykrywać,
• rodzaje wad powodujących odrzucenie produktu,
• wymaganą dokładność inspekcji,
• prędkość linii produkcyjnej,
• dostępne miejsce na montaż kamer i oświetlenia,
• sposób przekazywania wyniku kontroli do systemu sterowania.

Dobrze zaprojektowane stanowisko powinno więc wynikać z konkretnego problemu jakościowego, a nie wyłącznie z parametrów samej kamery.

FAQ – najczęściej zadawane pytania

Czy system wizyjny może wykrywać bardzo małe rysy?

Tak, jednak możliwość wykrycia niewielkiej rysy zależy między innymi od rozdzielczości obrazu, zastosowanej optyki, wielkości kontrolowanego obszaru oraz sposobu jego oświetlenia. Dlatego minimalny rozmiar wykrywanego defektu powinien zostać określony już na etapie projektowania stanowiska.

Czy system może rozpoznawać przebarwienia?

Tak. Analiza obrazu może obejmować również kolor i różnice pomiędzy poszczególnymi obszarami powierzchni. Pozwala to wykrywać plamy, niejednolity kolor czy lokalne przebarwienia, jeżeli są one odpowiednio widoczne na obrazie z kamery.

Czy każdy wykryty defekt oznacza odrzucenie produktu?

Nie. Kryteria akceptacji można dostosować do wymagań danego procesu. Przykładowo niewielka rysa może zostać zaakceptowana, jeżeli jej długość lub szerokość nie przekracza ustalonej tolerancji.

Czy system wizyjny może pracować bez zatrzymywania linii?

Tak. Stanowiska wizyjne mogą być projektowane do kontroli produktów przemieszczających się na linii produkcyjnej. Kamera rejestruje obraz, system przeprowadza analizę, a wynik może zostać wykorzystany do automatycznego odrzucenia wadliwego elementu.

Czy rodzaj powierzchni ma znaczenie przy projektowaniu kontroli?

Tak. Kolor, połysk, faktura i geometria produktu wpływają na sposób rejestrowania obrazu. Szczególnie powierzchnie refleksyjne i przezroczyste mogą wymagać odpowiedniego ustawienia kamer oraz specjalnie dobranego oświetlenia.

Artykuł sponsorowany