緊固件外觀缺陷檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用

2022-08-14 10:35:27 精質(zhì)視覺

　　緊固件作為常見的機(jī)械零部件，在工作中可能會(huì)出現(xiàn)裂紋、腐蝕、凹坑以及人為損傷等缺陷，將嚴(yán)重威脅著現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。

　　以非常貼近我們?nèi)粘Ｉ畹钠嚍槔?，串?lián)起汽車關(guān)鍵零部件的緊固件一旦腐蝕斷裂失效，輕則汽車故障，重則出現(xiàn)人員傷亡。

　　在這個(gè)對(duì)緊固件的質(zhì)量要求日益嚴(yán)苛的時(shí)代，高精度檢測(cè)，已成為緊固件原材料挑選及生產(chǎn)制造的必要工序!

　　因此，在緊固件廠必要設(shè)立表面缺陷檢測(cè)工位，并安排相應(yīng)的技術(shù)人員，對(duì)生產(chǎn)的固件進(jìn)行表面缺陷檢測(cè)。

　　那么緊固件表面缺陷種類有哪些呢?其產(chǎn)生的原因以及檢測(cè)的依據(jù)又是什么呢?今天小矩將和大家一起探討下。

　　緊固件常見缺陷類型

　　及檢測(cè)要點(diǎn)

　　汽車零部件-螺栓為例，從設(shè)計(jì)圖樣到制品，要經(jīng)歷一系列工藝流程，流程中存在眾多復(fù)雜因素，極有可能形成某種缺陷，若這些缺陷未被檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，或檢測(cè)手段落后而發(fā)現(xiàn)不了，或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不合理等，使得原本不應(yīng)該流入市場(chǎng)的不合格品成為商品，從而成為在后續(xù)裝配服役過程中失效的潛在因素。

　　汽車零部件常見缺陷可以分為：制造工藝缺陷、原材料缺陷。

　　制造工藝產(chǎn)生的缺陷

　　成形工藝不當(dāng)造成的工藝缺陷種類較多，例如，成形工藝不當(dāng)所致粗晶或晶粒不均勻、成形工藝不當(dāng)所致螺紋流線分布不順或穿流、螺紋滾壓工藝不當(dāng)造成缺陷、加工藝不當(dāng)造成的缺陷、成形工藝不當(dāng)導(dǎo)致裂紋、熱處理工藝不當(dāng)導(dǎo)致淬火裂紋等。

　?、?淬火裂縫

　　產(chǎn)生原因：在熱處理過程中，由于過高的熱應(yīng)力和應(yīng)變，都可能產(chǎn)生淬火裂縫。淬火裂縫通常是不規(guī)則相交、無規(guī)律方向的呈現(xiàn)在緊固件表面。

　　檢測(cè)要求：任何深度、任何長度或任何部位的淬火裂縫都不允許存在。

　?、?鍛造裂縫

　　產(chǎn)生原因：鍛造裂縫可能在切料或鍛造工序中產(chǎn)生，并位于螺栓和螺釘?shù)念^部頂面，以及凹穴頭部隆起部分。

　　檢測(cè)要求：鍛造裂縫的長度L ：L≤d;鍛造裂縫的深度或者寬度 b：b≤0.04d;d---螺紋公稱直徑。

　?、?鍛造爆裂

　　產(chǎn)生原因：在鍛造過程中可能產(chǎn)生鍛造爆裂，例如在螺栓和螺釘六角頭的對(duì)角上，或在法蘭面或圓周上，或在凹穴頭部隆起部分出現(xiàn)。

　　檢測(cè)要求：

　　六角頭及六角法蘭面螺栓和螺釘：六角法蘭面螺栓和螺釘?shù)姆ㄌm面上的鍛造爆裂，不應(yīng)延伸到頭部頂面的頂圓(倒角圓)或頭下支承面內(nèi)。

　　對(duì)角上的鍛造爆裂，不應(yīng)使對(duì)角寬度減小到低于規(guī)定的最小尺寸。螺栓和螺釘凹穴頭部隆起部分的鍛造爆裂,其寬度不應(yīng)超過 0. 06d 或深度低于凹穴部分。

　　圓頭螺栓和螺釘及六角法蘭面螺栓：螺栓和螺釘及六角法蘭面和圓頭圓周上的鍛造爆裂的寬度，不應(yīng)超過下列極限：≤0.08dc(或 dk) (只有一個(gè)鍛造爆裂時(shí)) ;

　　≤0.04dc(或 dk)(有兩個(gè)或更多的鍛造爆裂時(shí)，其中有一個(gè)允許到 0.08dc 或 dk，其中d 一螺紋公稱直徑;dc---頭部或法蘭直徑;dk---頭部直徑。

　　④ 剪切爆裂

　　產(chǎn)生原因：在鍛造過程中可能產(chǎn)生剪切爆裂，例如在圓頭或法蘭面產(chǎn)品的圓頭或法蘭面的周圍出現(xiàn)，通常和產(chǎn)品軸心線約成 45°。也可能產(chǎn)生在六角產(chǎn)品的對(duì)邊平面上。

　　檢測(cè)要求：

　　六角頭及六角法蘭面螺栓和螺釘：六角法蘭面螺栓和螺釘?shù)姆ㄌm面上的剪切爆裂，不應(yīng)延伸到頭部頂面的頂圓(倒角圓)或頭下支承面內(nèi)。對(duì)角上的剪切爆裂，不應(yīng)使對(duì)角寬度減小到低于規(guī)定的最小尺寸。

　　螺栓和螺釘凹穴頭部隆起部分的鍛造爆裂,其寬度不應(yīng)超過 0. 06d 或深度低于凹穴部分。

　　圓頭螺栓和螺釘及六角法蘭面螺栓：螺栓和螺釘及六角法蘭面和圓頭圓周上的剪切爆裂的寬度，不應(yīng)超過下列極限：≤0.08dc(或 dk) (只有一個(gè)剪切爆裂時(shí)) ;

　　≤0.04dc(或 dk)(有兩個(gè)或更多的剪切爆裂時(shí)，其中有一個(gè)允許到 0.08dc 或 dk ，其中d 一螺紋公稱直徑;dc---頭部或法蘭直徑;dk---頭部直徑。

　　原材料的缺陷

　　原材料缺陷主要包括表面裂紋、表面折疊、表面脫碳、表面粗晶環(huán)、殘余縮孔和夾雜缺陷等。

　?、?原材料的裂紋和條痕

　　產(chǎn)生原因：原材料的裂紋和條痕通常是沿螺紋、光桿或頭部縱向延伸的一條細(xì)直線或光滑曲線的缺陷。裂紋和條痕通常是制造緊固件的原材料中固有的缺陷。

　　檢測(cè)要求：裂紋或條痕的深度：≤0.03d。如果裂紋或條痕延伸到頭部，則不應(yīng)超出對(duì)鍛造爆裂規(guī)定的寬度和深度的允許極限，d為螺紋公稱直徑

　　② 凹痕

　　產(chǎn)生原因：凹痕是在鍛造或鐓鍛過程中，由于金屬未填滿而呈現(xiàn)在螺栓或螺桿表面上的淺坑或凹陷。凹痕是由切屑或剪切毛刺或原材料的銹層造成的痕跡或壓印，并在鍛造或鐓鍛工序中未能消除。

　　檢測(cè)要求：凹痕的深度 h：h≤0.02d(最大值為 0.25mm)。凹痕的面積：支承面上凹痕面積之和，不應(yīng)超過支承面總面積的 10%。d為螺紋公稱直徑。

　?、?皺紋

　　產(chǎn)生原因：皺紋是在鍛造過程中，呈現(xiàn)在緊固件表面的金屬折疊。在鐓鍛的一次沖擊過程中，由于體積不足和形狀不一造成材料的位移而產(chǎn)生皺紋。

　　檢測(cè)要求：位于或低于支承面的內(nèi)拐角上不允許有皺紋，但在上述圖示或產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中特殊允許者例外。在外拐角上的皺紋允許存在。

　?、?切痕

　　產(chǎn)生原因：切痕是縱向或周向方向淺的溝槽，在鐓鍛的一次沖擊過程中，由于體積不足和形狀不一造成材料的位移而產(chǎn)生皺紋。

　　檢測(cè)要求：在光桿、圓角或支承面上，由于加工產(chǎn)生的切痕，其表面粗糙度不應(yīng)超過Ra=3.2μm

　　基于機(jī)器視覺技術(shù)的檢測(cè)方法

　　工業(yè)4.0時(shí)代，針對(duì)市場(chǎng)緊固件生產(chǎn)越來越趨于精密化，而用人成本不斷增高，人工效率及穩(wěn)定性也不高，誤檢、漏檢比率高。

　　目前市場(chǎng)，推出基于機(jī)器視覺的檢測(cè)方法，檢測(cè)原理是通過CCD相機(jī)拍照，軟件進(jìn)行圖像分析，這種方法高效、高速、非接觸的檢測(cè)。

　　就例如螺絲螺母螺紋檢測(cè)，對(duì)于品質(zhì)要求極為嚴(yán)格，大多廠家主要采用的是機(jī)械檢測(cè)方法。常用的有螺紋量規(guī)、工具顯微鏡、和其他通用量儀等，這些方法都是手工進(jìn)行的，不僅檢測(cè)速度慢、檢測(cè)精度低，而且，螺絲螺母的使用量一般都很大，都是大批量生產(chǎn)，這時(shí)外觀檢測(cè)依靠人工是完全應(yīng)付不過來的，所以只能采用機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備來進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)。

　　但也往往會(huì)存在一些檢測(cè)難點(diǎn)，如產(chǎn)品位置和角度隨機(jī)，且相機(jī)需要傾斜拍攝才能看到一邊的螺絲孔側(cè)面，不同位置的特征有一定視差，傳統(tǒng)視覺算法難以準(zhǔn)確定位和檢測(cè)螺紋。

　　檢測(cè)要求螺紋結(jié)構(gòu)是生產(chǎn)生活中十分常見的工件結(jié)構(gòu)，常常被用來進(jìn)行物體固定和拼裝。螺紋結(jié)構(gòu)是否完整，螺紋有無缺損往往能夠影響產(chǎn)品能否正常使用，是產(chǎn)品完美出廠的重要零部件。

　　客戶在檢測(cè)中，一般是想要測(cè)量產(chǎn)品部件上螺絲孔內(nèi)螺紋的完整性和可用性：

　　能夠正確的檢測(cè)到被測(cè)工件有無內(nèi)螺紋。

　　控制器的檢測(cè)速度控制在0.5S之內(nèi)。

　　當(dāng)檢測(cè)出有不合格產(chǎn)品時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)到PLC。

　　能準(zhǔn)確識(shí)別螺孔中是否有螺紋。如有螺紋，執(zhí)行OK信號(hào)同時(shí)產(chǎn)品進(jìn)入下一工序檢測(cè);

　　如果螺孔中沒有螺紋或沒有開孔，輸出報(bào)警信號(hào)給機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)以剔除此次品。

　　緊固件質(zhì)檢

　　需要AI智能化賦能

　　當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)制造，由于科學(xué)技術(shù)的限制仍然主要采用人工檢測(cè)的方法去檢測(cè)產(chǎn)品表面的缺陷，這種方法由于人工的限制和技術(shù)的落后，不僅檢測(cè)產(chǎn)品的速度慢、效率低下，而且在檢測(cè)的過程中容易出錯(cuò)，從而導(dǎo)致了檢測(cè)結(jié)果的不合格。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了基于機(jī)器視覺技術(shù)的表面缺陷檢測(cè)技術(shù)。這種技術(shù)的出現(xiàn)，大大提高了生產(chǎn)作業(yè)的效率，避免了因作業(yè)條件，主觀判斷等影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)能更好更精確地進(jìn)行表面缺陷檢測(cè)，更加快速的識(shí)別產(chǎn)品表面瑕疵缺陷。

　　矩視智能低代碼平臺(tái)精確檢測(cè)螺絲孔內(nèi)螺紋缺陷、瑕疵，并對(duì)缺陷信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分類和分析，優(yōu)化生產(chǎn)過程控制，將產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)，對(duì)合格品和不合格品進(jìn)行分類，提高客戶的信賴和滿意度。

　　實(shí)現(xiàn)的過程如下：采集圖像→特征標(biāo)注→深度學(xué)習(xí)→測(cè)試驗(yàn)證→模型下載。

　　如下圖，利用我們自主研發(fā)的低代碼平臺(tái)即可一站式輕松檢測(cè)出檢測(cè)五金件螺柱內(nèi)部的加工孔里面是否加工內(nèi)螺紋。

　　采集圖像：將實(shí)拍圖像，上傳至低代碼平臺(tái)。

　　特征標(biāo)注：根據(jù)缺陷類型，添加標(biāo)簽(有螺紋/無螺紋)對(duì)部分圖片進(jìn)行特征標(biāo)注。

　　深度學(xué)習(xí)：一鍵進(jìn)入訓(xùn)練，深度學(xué)習(xí)缺陷特征。

　　測(cè)試驗(yàn)證：測(cè)試訓(xùn)練效果，未標(biāo)注圖片轉(zhuǎn)為已標(biāo)注。

　　模型下載：部署本地驗(yàn)證效果。

　　基于深度學(xué)習(xí)的檢測(cè)方法，可以正確的檢測(cè)螺紋孔，檢測(cè)不合格產(chǎn)品時(shí)可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)(OK/NG)，良好的產(chǎn)品，內(nèi)部成像完整且清晰，螺紋紋理流暢，均勻，沒有缺損。不合格產(chǎn)品成像圖片，可以憑借成像效果判斷缺損方位與嚴(yán)重程度。

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)緊固件裂紋的檢測(cè)手段要求也越來越高，也必將必須符合實(shí)時(shí)在線檢測(cè)、靈敏度高、操作簡單以及不易受外界干擾等要求。

　　能夠在惡劣的外部環(huán)境中工作;迅速準(zhǔn)確地檢測(cè)到裂紋的位置、大小、寬度、深度和發(fā)展趨勢(shì)等;檢測(cè)結(jié)果可以圖像方式顯示，可以進(jìn)行分析;集檢測(cè)速度快、效率高、結(jié)果直觀于一體。

　　機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用更多是為了提高生產(chǎn)效率，降低人力成本，因此，工業(yè)生產(chǎn)和管理中的某些人工環(huán)節(jié)正逐漸被機(jī)器人代替。