Phát hiện cạnh quang học trong kiểm tra CNC là việc lựa chọn có kiểm soát các đặc điểm hình ảnh đại diện cho một ranh giới được định nghĩa trên bản vẽ. Việc phê duyệt đáng tin cậy ít phụ thuộc vào việc tìm thấy một đường nét sắc sảo mà phụ thuộc vào việc chứng minh rằng chiếu sáng, lấy nét, độ phóng đại, quy tắc lựa chọn cạnh và chương trình kiểm tra liên tục xác định ranh giới vật lý mong muốn. Báo cáo kết quả phải lưu giữ các quyết định đó để xem xét và sử dụng lặp lại.
Bắt đầu với ranh giới trên bản vẽ, không phải cạnh sáng nhất trên ảnh
Hệ thống quang học không trực tiếp quan sát kích thước. Nó ghi lại ánh sáng từ bộ phận, sau đó phần mềm chuyển đổi sự thay đổi trong ảnh thành các vị trí cạnh ứng viên. Do đó, câu hỏi kiểm tra không đơn giản là, “Hệ thống có thể tìm thấy một cạnh không?” Mà là, “Sự chuyển đổi hình ảnh được phát hiện này đại diện cho ranh giới vật lý nào?”
Đối với các bộ phận gia công CNC, ranh giới mong muốn có thể là một biên dạng ngoài chức năng, một thành lỗ, một vai chuẩn, hoặc giao điểm của hai bề mặt. Ranh giới trên bản vẽ đó có thể khác với sự chuyển đổi rõ ràng nhất trong ảnh.
Hình bóng là một ví dụ hữu ích. Dưới đèn nền, biên dạng tối của bộ phận trên nền sáng có thể tạo ra một sự chuyển đổi mạnh mẽ. Sự chuyển đổi đó có thể gần giống với đường viền bên ngoài, nhưng nó không tự động đại diện cho giới hạn vát mép, phần thừa ba via, hoặc điểm phản chiếu gần đường viền. Chiếu sáng bề mặt có thể làm lộ các đặc điểm đó khác đi và có thể tạo ra nhiều cạnh khả thi gần cùng một vị trí danh nghĩa.
Xác định ranh giới báo cáo trước khi chọn cài đặt bộ dò. Giải quyết mọi diễn giải bản vẽ không rõ ràng trước khi phê duyệt quy trình kiểm tra.
Xác định các thuật ngữ ảnh hưởng đến kết quả quang học
Hình học chiếu sánglà hướng và góc ánh sáng chiếu tới bộ phận. Nó xác định bề mặt nào xuất hiện sáng, tối, phản chiếu, hoặc ẩn.
Lấy nétlà điều kiện hình ảnh mà tại đó đặc điểm được chọn được hiển thị với độ sắc nét chấp nhận được cho phương pháp đo mong muốn. Một đặc điểm có thể xuất hiện rõ ràng trong khi vẫn có một vùng chuyển tiếp rộng làm cho vị trí được chọn của nó nhạy cảm với những thay đổi nhỏ.
Độ phóng đạixác định bao nhiêu phần của bộ phận chiếm trong ảnh. Nó ảnh hưởng đến chi tiết hình ảnh có sẵn và trường nhìn, nhưng bản thân nó không thiết lập độ chính xác đo lường.
Ngưỡnglà mức quyết định được sử dụng để phân biệt một vùng chuyển tiếp hoặc một vùng được chọn với môi trường xung quanh. Tùy thuộc vào phần mềm, nó có thể là mức cường độ, cài đặt độ mạnh của cạnh, hoặc một phần của cấu hình bộ dò cụ thể hơn.
Cực tính cạnhcho hệ thống biết liệu tìm kiếm sự chuyển đổi từ tối sang sáng, từ sáng sang tối, hay theo cả hai hướng. Điều này quan trọng bất cứ khi nào chiếu sáng tạo ra nhiều hơn một sự chuyển đổi dọc theo đường tìm kiếm.
Lựa chọn cạnhlà quy tắc chọn trong số các vùng chuyển tiếp ứng viên: đầu tiên, cuối cùng, mạnh nhất, một cực tính cụ thể, một vị trí trong vùng tìm kiếm, hoặc một quy tắc được ghi lại khác. Đây thường là cài đặt quan trọng nhất khi có ba via, vát mép hoặc phản chiếu.
Đầu ra dưới pixellà một vị trí được tính toán báo cáo giữa các trung tâm pixel. Nó có thể cải thiện độ phân giải của tọa độ được báo cáo, nhưng nó không phải là bằng chứng về độ chính xác, lựa chọn ranh giới đúng, hiệu chuẩn hoặc hiệu suất lặp lại.
Kiểm tra kích thước bằng thị giác máy thường dựa vào việc phát hiện cạnh để xác định ranh giới cho việc đánh giá kích thước. KEYENCE mô tả một bộ dò tạo ra dạng sóng chiếu, sử dụng phép vi phân để xác định đỉnh thay đổi độ tương phản và áp dụng điều kiện độ nhạy được chuẩn hóa trong quá trình triển khai của riêng họ. Mô tả đó hữu ích để hiểu một cách tiếp cận của nhà cung cấp; nó không nên được coi là mô tả về mọi thuật toán ngưỡng cường độ hoặc miễn nhiễm với mọi biến đổi liên quan đến chiếu sáng.KEYENCE America
Chọn cách chiếu sáng cho ranh giới bạn cần xác định
Chiếu sáng không phải là điều chỉnh thẩm mỹ. Nó thay đổi bằng chứng có sẵn cho bộ dò cạnh.
Đèn nền: thường mạnh nhất cho đường viền ngoài thực sự
Đèn nền chiếu sáng phía sau vật thể so với camera. Đối với các đường viền ngoài, lỗ xuyên, rãnh hoặc các chi tiết khác có thể nhìn thấy dưới dạng bóng, nó có thể tạo ra sự tương phản rõ nét giữa bộ phận và nền. Đây thường là lựa chọn chiếu sáng đầu tiên cần xem xét khi bản vẽ yêu cầu đường biên ngoài thay vì kết cấu bề mặt hoặc mặt vát.
Hạn chế của nó cũng quan trọng không kém: bóng cho biết đường bao ngoài được chiếu. Nếu có gờ nhô ra ngoài cạnh dự kiến, gờ đó có thể trở thành đường bao được chọn. Nếu bộ phận bị nghiêng, không được đặt phẳng, hoặc không được đặt vuông góc với trục quang học, đường biên hiển thị có thể khác với chi tiết phẳng dự kiến. Đèn nền cũng không thể hiển thị mọi điều kiện bề mặt có thể quan trọng cho việc diễn giải.
Chiếu sáng bề mặt và xiên: hữu ích khi hình dạng tạo ra sự tương phản
Chiếu sáng phía trước hoặc bề mặt hữu ích khi đường biên cần thiết nằm trên bề mặt nhìn thấy được thay vì đường viền ngoài. Nó có thể giúp phân biệt các chi tiết được khắc, hình học bên trong, thay đổi kết cấu hoặc các chuyển tiếp mà đèn nền không hiển thị được.
Chiếu sáng xiên chiếu tới bộ phận ở một góc thấp. Nó có thể làm cho các mặt nghiêng, vành vát, bán kính bo tròn và các chuyển tiếp bề mặt nông hiển thị rõ hơn bằng cách nhấn mạnh sự tương phản theo hướng. Khả năng hiển thị đó không tự động đồng nghĩa với độ rõ nét đo lường: một sự thay đổi nhỏ về độ hoàn thiện bề mặt, dấu công cụ, lớp dầu hoặc hướng ánh sáng có thể làm thay đổi đường biên hiển thị sáng nhất.
OGP mô tả hệ thống chiếu sáng SmartRing của họ là có thể lập trình theo hướng và góc chiếu, với các vòng trong cung cấp nhiều ánh sáng từ trên xuống và các vòng ngoài cung cấp ánh sáng xiên cho các chi tiết như cạnh vát và bán kính bo tròn. Đây là một ví dụ về chiếu sáng có thể cấu hình, không phải là bằng chứng về thiết bị SUUXIANG hoặc một công thức chung.Đèn SmartRing của OGP
Một khuôn khổ quyết định chiếu sáng thực tế
Sử dụng các câu hỏi sau đây trong quá trình phát triển phương pháp:
- Chi tiết yêu cầu là đường bao ngoài được chiếu hay là sự chuyển tiếp trên bề mặt nhìn thấy được?
- Gờ, gờ nổi, lớp phủ tích tụ hoặc mảnh vụn có thể trở thành cạnh đầu tiên hoặc mạnh nhất được phát hiện không?
- Bản vẽ có xác định giao tuyến sắc nét, tiếp tuyến bán kính hay đường biên vát cần diễn giải rõ ràng không?
- Sự thay đổi góc chiếu sáng có làm lộ ra một cạnh ứng viên khác không?
- Lắp gá có thể giữ cho bộ phận được đặt phẳng và định hướng sao cho cùng một chi tiết được trình bày mỗi lần không?
- Chiếu sáng được chọn có làm cho đường biên liên quan trở nên rõ ràng mà không phụ thuộc vào điểm sáng chói không?
Nếu hai cách bố trí chiếu sáng tạo ra các vị trí báo cáo khác nhau, đừng chọn cách tạo ra kết quả đạt yêu cầu mong muốn. So sánh cả hai quan sát với tài liệu tham khảo đã thỏa thuận và xác định đường biên nào khớp với ý định của bản vẽ.
Ngưỡng, độ nhạy, cực tính và quy tắc chọn
Cài đặt ngưỡng thường được điều chỉnh vì ảnh ban đầu không phân tách rõ ràng chi tiết mong muốn. Điều này là hợp lý trong quá trình phát triển, nhưng việc điều chỉnh phải luôn gắn liền với định nghĩa đường biên đã thỏa thuận.
Đối với một bộ phận tối đơn giản trên nền đèn nền sáng, ngưỡng dựa trên cường độ có thể xác định một vùng bóng. Đối với sự chuyển tiếp trên bề mặt, bộ dò tìm dựa trên độ mạnh của cạnh hoặc đạo hàm có thể tìm kiếm sự thay đổi nhanh chóng về độ sáng. Tên gọi khác nhau trên các phần mềm, nhưng mối quan tâm phê duyệt là như nhau: ghi lại cách hệ thống chọn một vị trí ứng viên này thay vì một vị trí khác.
Độ nhạy quá thấp có thể bỏ sót một chuyển tiếp yếu nhưng có chủ đích. Độ nhạy quá cao có thể chấp nhận kết cấu, dấu gia công, đường phản xạ hoặc nhiễu làm ứng viên. Một ngưỡng hoạt động trên một mẫu sạch có thể thất bại khi tông màu bề mặt, chất bôi trơn hoặc hướng thay đổi.
Cực tính ngăn công cụ phát hiện cạnh coi các chuyển tiếp đối lập là có thể thay thế cho nhau. Ví dụ, một đường quét đi qua một mặt vát phản chiếu có thể gặp phải chuyển tiếp từ tối sang sáng, một điểm sáng chói và chuyển tiếp từ sáng sang tối trước khi đến đường biên vật liệu mà bản vẽ dự định. “Bất kỳ cạnh nào” hiếm khi là hướng dẫn đủ trong tình huống đó.
Quy tắc chọn làm cho chương trình có thể xem xét lại. Nêu rõ liệu cạnh được chọn có phải là chuyển tiếp tối sang sáng đủ điều kiện đầu tiên, chuyển tiếp mạnh nhất đủ điều kiện trong một vùng được xác định hay một ứng viên cụ thể khác. Tránh các hướng dẫn mơ hồ như “tìm cạnh gần đây”. Một vùng quan tâm rõ ràng và quy tắc chọn giúp người xem xét hiểu tại sao điểm được báo cáo lại thuộc về chi tiết dự kiến.
Tách biệt các cạnh hình ảnh thường bị nhầm lẫn
Một quy trình được thiết kế tốt phân biệt giữa các điều kiện này:
- Đường biên bản vẽ:giới hạn hình học mà kích thước hoặc lệnh gọi GD&T dự định kiểm soát.
- Cạnh viền:chu vi ngoài được chiếu nhìn thấy dưới đèn nền hoặc một cách sắp xếp tạo đường bao khác.
- Vành vát:Một điểm chuyển tiếp nơi một bề mặt vát gặp một bề mặt liền kề; nó có thể trông rõ ràng nhưng không nhất thiết phải là góc sắc nét về mặt lý thuyết.
- Cạnh ba via:Vật liệu còn sót lại sau quá trình gia công, có thể nhô ra khỏi biên dạng dự kiến và làm nổi bật hình bóng.
- Cạnh phản quang:Ranh giới sáng được tạo ra bởi góc nhìn, độ hoàn thiện bề mặt hoặc hướng ánh sáng, thay vì một điểm gãy hình học vật lý.
Sự phân biệt này đặc biệt quan trọng đối với các biên dạng CNC đã được làm sạch ba via, các vai tiện, lỗ côn, cạnh bo tròn và các bộ phận khuôn được đánh bóng. Nếu việc chấp nhận phụ thuộc vào một ranh giới không thể xác định rõ ràng với chế độ xem quang học đã chọn, hãy sử dụng một phương pháp thay thế đã được thỏa thuận hoặc làm rõ yêu cầu của bản vẽ. Không cố gắng sử dụng phương pháp trực quan để đại diện cho một tính năng mà nó không thể phân tách một cách đáng tin cậy.
Quy trình phê duyệt báo cáo kiểm tra quang học
- Xác định đặc điểm được kiểm soát.Ghi lại sửa đổi bản vẽ, chú thích, tham chiếu datum và cách diễn giải ranh giới vật lý. Đánh dấu bất kỳ sự mơ hồ nào liên quan đến các cạnh vát, bán kính, ba via hoặc giao điểm lý thuyết.
- Chuẩn bị các bộ phận đại diện và một tài liệu tham khảo.Sử dụng các bộ phận thể hiện sự biến thiên hợp lý về bề mặt, tình trạng cạnh và định hướng. Thiết lập tài liệu tham khảo đã thỏa thuận thông qua phương pháp được chỉ định của khách hàng, mẫu chuẩn đã được phê duyệt hoặc quy trình xem xét đã được ghi lại.
- Thiết lập cách trình bày bộ phận và quang học.Xác định đồ gá, bề mặt định vị, định hướng, góc nhìn camera, điều kiện lấy nét, độ phóng đại và vị trí vùng tìm kiếm. Đảm bảo đặc điểm mục tiêu nằm trong vùng dự kiến.
- Đánh giá các lựa chọn chiếu sáng.So sánh đèn nền với đèn bề mặt phù hợp hoặc đèn chiếu xiên khi đặc điểm có thể được diễn giải khác nhau. Chọn cấu hình làm cho ranh giới đã thỏa thuận có thể nhận dạng được, thay vì cấu hình chỉ đơn thuần có độ tương phản cao nhất.
- Cấu hình bộ dò tìm một cách rõ ràng.Lưu cực tính, ngưỡng hoặc độ nhạy, logic lựa chọn cạnh, bộ lọc (nếu có), hình dạng vùng và cấu trúc đo lường. Ghi lại quá trình chuyển tiếp ứng cử viên nào đại diện cho ranh giới có thể báo cáo.
- So sánh các quan sát lặp lại.Quan sát lại các bộ phận đại diện mà không thay đổi công thức đã được phê duyệt. Xem xét liệu cùng một đặc điểm vật lý có được chọn mỗi lần hay không, bao gồm cả các bộ phận có sự biến thiên thông thường về độ hoàn thiện hoặc tình trạng cạnh.
- Xem xét dựa trên tài liệu tham khảo đã thỏa thuận.So sánh kết quả quang học và hình ảnh được chú thích với tài liệu tham khảo đã thỏa thuận trước khi đưa ra quyết định đạt/không đạt. Nếu tài liệu tham khảo không khớp với ranh giới hình ảnh đã chọn, hãy giải quyết phương pháp—không phải kết quả.
- Phê duyệt và đóng băng công thức đã được kiểm soát.Chỉ phát hành báo cáo sau khi các bên liên quan về kỹ thuật và chất lượng chấp nhận cách diễn giải ranh giới và các cài đặt đã được ghi lại. Bất kỳ thay đổi nào sau đó đối với chiếu sáng, quang học, vùng, cài đặt bộ dò tìm hoặc quy tắc lựa chọn nên kích hoạt xem xét có kiểm soát thay vì điều chỉnh lại một cách lặng lẽ.
Những gì báo cáo nên giữ lại
Giá trị kích thước đơn thuần là bằng chứng yếu cho một phép đo quang học đang tranh chấp. Giữ lại hình ảnh thô hoặc hình ảnh kiểm tra khi được phép, với vùng đã chọn và cấu trúc đo lường hiển thị. Lưu lại phiên bản chương trình kiểm tra, phiên bản bản vẽ, mã bộ phận, mô tả đồ gá hoặc định hướng, cấu hình và cài đặt ánh sáng, thiết lập quang học, cài đặt ngưỡng hoặc độ nhạy, cực tính, quy tắc lựa chọn và cách diễn giải ranh giới.
Ngoài ra, hãy giữ lại cơ sở so sánh đã được phê duyệt: tạo tác hoặc phương pháp tham khảo, quyết định của người xem xét và lý do một ranh giới được chọn đại diện cho yêu cầu của bản vẽ. Hồ sơ này có giá trị khi một đơn hàng lặp lại, cập nhật phần mềm, bản vẽ sửa đổi hoặc người vận hành khác đưa ra câu hỏi: “Chúng ta có đang đo cùng một cạnh không?”
Để lập kế hoạch rộng hơn cho các phương pháp quang học trong quy trình chất lượng, hãy xemĐo lường bằng thị giác máy tính. Chìa khóa là coi bằng chứng hình ảnh, kiểm soát chương trình và ý định bản vẽ như một phương pháp kiểm tra duy nhất—không phải là các bước hành chính riêng biệt.
Danh sách kiểm tra sơ bộ phê duyệt gọn nhẹ
- Xác nhận bản revision của bản vẽ, chú thích được kiểm soát, bối cảnh điểm tham chiếu, và ranh giới vật lý dự kiến.
- Quyết định xem có nên chọn đường viền, chuyển đổi bề mặt, gờ vát cạnh, ba via, hay phản xạ hay không.
- Ghi lại hướng lắp đặt, tiêu điểm, độ phóng đại, hình học chiếu sáng, và vùng tìm kiếm.
- Ghi lại ngưỡng hoặc độ nhạy, cực tính, và quy tắc chọn cạnh chính xác.
- Xem lại các quan sát lặp lại trước khi thay đổi bất kỳ cài đặt nào của quy trình.
- So sánh ranh giới đã chọn với tham chiếu đã thỏa thuận trước khi phê duyệt sử dụng cho đạt/không đạt.
- Lưu trữ ảnh, báo cáo, bản revision của chương trình, và cài đặt ánh sáng cùng nhau.
Câu hỏi thường gặp dành cho người mua
Máy đo cạnh CNC bên ngoài bằng đèn nền có được không?
Không. Nó có thể hiệu quả đối với đường viền được chiếu xạ, nhưng ba via, độ nghiêng, hoặc đặc điểm nằm ngoài mặt phẳng dự kiến có thể trở thành một phần của đường bao được phát hiện. Hãy xác nhận rằng đường viền là ranh giới mà bản vẽ kiểm soát.
Việc xuất kết quả dưới dạng subpixel có chứng minh rằng quy trình kiểm tra là chính xác không?
Không. Đó là vị trí hình ảnh được tính toán giữa các tâm điểm ảnh. Độ chính xác vẫn phụ thuộc vào thiết lập quang học, hiệu chuẩn, vật cố định, ánh sáng, cài đặt bộ dò, và việc xác định đúng ranh giới bản vẽ.
Chúng ta có nên sử dụng chiếu sáng xiên cho gờ vát cạnh không?
Hãy sử dụng khi nó giúp làm nổi bật sự chuyển đổi liên quan đến gờ vát cạnh mà bạn cần đánh giá, sau đó xác định chính xác sự chuyển đổi nào đang được đo. Một gờ nhìn thấy được không tự động là góc lý thuyết hoặc ranh giới bản vẽ được yêu cầu.
Tại sao lại lưu cài đặt ánh sáng và cực tính cạnh trong gói báo cáo?
Chúng có thể thay đổi sự chuyển đổi ứng viên mà phần mềm chọn. Việc lưu chúng cho phép người xem lặp lại phương pháp và xác định xem kết quả sau này có sử dụng cùng định nghĩa ranh giới hay không.
Điều gì sẽ xảy ra khi thay đổi quy trình làm cho một bộ phận đạt yêu cầu?
Tạm dừng phê duyệt. So sánh các quan sát cũ và mới với tham chiếu đã thỏa thuận, ghi lại lý do thay đổi, và nhận được phê duyệt có kiểm soát trước khi sử dụng quy trình đã sửa đổi để chấp nhận.
Đưa định nghĩa ranh giới vào yêu cầu
Thảo luận về dự án của bạncùng với bản revision của bản vẽ, các đặc điểm quang học quan trọng, nội dung báo cáo yêu cầu, và bất kỳ phương pháp tham chiếu hoặc mẫu nào được sử dụng để phê duyệt.SUUXIANGcó thể xem xét câu hỏi kiểm tra cùng với bối cảnh gia công và bản vẽ trước khi hoàn thiện phương pháp.