В брошюрах в первую очередь указываются количество мегапикселей и количество деталей в минуту. Ни один из этих показателей не выдерживает проверки на производственной линии. При изготовлении крепежных элементов, разъемов и резиновых изделий доходность определяется ещё до оформления заказа, когда согласовывается значение разрешения без пересчёта в микроны.
Выбор оптической сортировочной машины предполагает ранжирование девяти технических характеристик по их влиянию на выход продукции: разрешение в микронах на пиксель, количество камер и угол обзора, освещение, архитектура подачи, пропускная способность при загрузке, точность с разбивкой на пропущенные дефекты и ложные отбраковки, производительность выброса, программное обеспечение и перенастройка, а также механическая стабильность. Первые четыре параметра определяют, что машина может увидеть, следующие три — что она делает с увиденным, а последние два — сможет ли оборудование прослужить год в производственных условиях.
Приведенные ниже разделы следуют в том порядке, в котором следует принимать эти решения, поскольку ошибка, допущенная на этапе определения, не может быть исправлена в ходе последующего обновления.
1. Оптическое разрешение: микроны на пиксель, а не мегапиксели
Разрешение следует указывать как физическую площадь, занимаемую одним пикселем на поверхности детали, при этом наименьший дефект, который необходимо обнаружить, должен занимать не менее трёх пикселей, а любой размер, который необходимо измерить, — пять или более пикселей.
Эквивалент пикселя равен ширине поля зрения, деленной на количество пикселей по горизонтали. Пятимегапиксельный датчик с 2448 пикселями по горизонтали, обеспечивающий поле зрения 24 мм, дает размер пикселя около 9,8 микрон, чего достаточно для обнаружения дефектов размером около 30 микрон и измерения дефектов размером около 50 микрон. Тот же датчик при поле обзора 60 мм обеспечивает 24,5 микрон на пиксель и не обнаруживает дефекты размером менее примерно 75 микрон.
| Размер дефекта, подлежащего обнаружению | Разрешение и подходящее оборудование |
| 100 микрон и более, например, детали из различных материалов | 2-мегапиксельный датчик, широкий угол обзора, объектив с фиксированным фокусным расстоянием |
| от 30 до 50 микрон, например заусенцы и зазоры в гальваническом покрытии | 5-мегапиксельный сенсор, угол обзора менее 25 мм, низкий уровень искажений |
| от 10 до 20 микрон, например, заусенцы на выводах диаметром 0,1 мм | 12-мегапиксельный датчик или телецентрическая оптика, поле зрения менее 10 мм |
| Менее 10 микрон | Станции с узким полем зрения, телецентрическая оптика, изолированная рама |
Начинайте с дефекта: умножьте его наименьший размер на три и разделите на максимальное поле обзора, которое допускает данная деталь. В процессе обработки невозможно восстановить детали, которые оптика никогда не фиксировала, поэтому сужение поля обзора и использование зажимного приспособления дают больше преимуществ, чем просто увеличение размера датчика. Для контроля размеров требуется телецентрическая оптика; при контроле поверхности допускается использование объектива с искажением менее 0,1 процента.
2. Количество камер и охват обзора
Количество камер определяется исходя из поверхностей, на которых присутствуют дефекты, а не из целевых показателей производительности; наиболее распространенной неисправностью является ситуация, когда оборудование идеально снимает верхнюю поверхность, но при этом не фиксирует боковую поверхность резьбы, нижнюю часть головки винта или обрезанный край штампованного контакта.
Затеньте все поверхности, на которых когда-либо обнаруживались дефекты, а затем определите, какие из них видит одна камера при одной ориентации. Деталь, лежащая на стеклянном диске, показывает одну грань; деталь, прокатывающаяся мимо объектива, демонстрирует непредсказуемое сочетание граней. Четыре камеры, снимающие вращающуюся деталь в четырех моментах времени, фиксируют четыре разных детали.
| Тип детали | Мнения, определяющие принятие |
| Винты, болты и гайки | Верхняя часть головки, нижняя часть головки, боковая поверхность резьбы, кончик, один косой разрез для изгиба |
| Штампованные контакты и клеммы | Верхний, нижний и оба боковых края, а также обрезанный край, на котором образуются заусенцы |
| Прессованные резиновые уплотнения и уплотнительные кольца | Наружный диаметр, внутренний диаметр, обе уплотнительные поверхности |
| Корпуса, изготовленные методом литья под давлением | Верх, низ, четыре боковые стенки, отметки со стороны полости |
| Детали из хрусталя и стекла | Проецируемый силуэт и два вида в зеркальном отражении |
Платформы в Оптическая сортировочная машина Эти категории отличаются не столько количеством датчиков, сколько тем, сколько видов обзора они могут одновременно фиксировать, обеспечивая стабильность детали. Для отверстий и корней резьбы обычно требуется станция, ориентированная по оси, поскольку под косым углом невозможно охватить дно отверстия.
3. Проект освещения
Освещение — единственный параметр, определяющий контрастность, и дефект, не дающий контраста при выбранном освещении, не может быть обнаружен ни одним алгоритмом, поэтому образцы следует осветить и осмотреть до того, как будет утверждено разрешение.
Решающую роль играет геометрия, а не яркость. Коаксиальный свет отражается от плоских зеркальных поверхностей и превращает вмятину в тёмное пятно. Купольная линза сглаживает отражения, которые скрывают небольшие царапины на чёрном пластике. Низкоугольное тёмное поле скользит по поверхности, благодаря чему заусенцы светятся, а ровная поверхность остаётся тёмной. Заднее освещение оставляет силуэт, который отлично подходит для определения размеров, но бесполезен для обнаружения царапин, а скрещённые поляризаторы устраняют блики, отражаемые обработанными деталями.
| Материал и дефект | Геометрия освещения, которая обычно работает |
| Обработанный или покрытый металл, царапины и заусенцы | Низкоугловое темное поле, перекрестная поляризация, одно заполнение |
| Темный литой пластик, неполные литниковые каналы и следы потока | Купольное рассеяние с заполнением полостей под большим углом |
| Прозрачная резина и силикон | Подсветка по краям, коаксиальная для обнаружения загрязнений |
| Стекло и хрусталь, сколы и пузырьки | Тёмное поле — для чипов, проходящий свет — для включений |
| Сборка с отсутствующим компонентом | Коаксиальный кабель с кольцом двух цветов, благодаря чему оттенок зазора меняется |
При скорости обработки в несколько сотен деталей в минуту время экспозиции составляет десятки микросекунд, поэтому свет должен мигать синхронно с сигналом запуска. Непрерывный свет нагревает корпус, а рост на одну десятую миллиметра сглаживает 10-микронную кромку.
4. Механизм подачи и обработка деталей
Архитектура системы подачи определяет, какие геометрические формы деталей может подавать станок, насколько это увеличивает вероятность повреждения при манипулировании и сколько времени занимает переналадка, поэтому этот вопрос следует отразить в техническом задании ещё до обсуждения скорости конвейера.
Отдельные детали необходимо разделить, выровнять и удерживать в неподвижном состоянии достаточно долго, чтобы их можно было сфотографировать под разными углами. Стеклянный поворотный стол перемещает детали на прозрачном диске, благодаря чему верхняя и нижняя камеры снимают одну и ту же поверхность, при этом движение происходит достаточно плавно, чтобы не повредить гальваническую резьбу. Индексная пластина фиксирует каждую деталь в обработанном углублении, обеспечивая повторяемость результатов при измерении размеров. Лента непрерывно транспортирует плоские детали, но обеспечивает обзор только с одной стороны, а вибрационная дорожка подаёт мельчайшие детали быстрее всего, но с минимальным контролем ориентации.
| Архитектура системы подачи | Оптимальный подбор и компромиссы |
| Стеклянный поворотный стол | Детали размером около 30 мм, бережное обращение, повреждения обода; царапины на диске |
| Индексная пластина | Фиксированный паз для обеспечения постоянной ориентации; инструмент под каждый артикул |
| Ленточный конвейер | Плоские или удлиненные детали, поточная укладка; слабое с боков и снизу |
| Вибрационная дорожка | Очень мелкие детали при высокой скорости обработки, минимальная стоимость; перекрытие приводит к ложным отбраковкам |
Для детали, не имеющей устойчивой опорной поверхности, требуется индивидуальная заготовка, а не другой станок, и стоимость этого инструмента должна быть указана в предложении вместе с оборудованием. Такая платформа, как, например, Стекло поворотный оптический сортировочный станок подходит для деталей, у которых необходимо за один проход оценить две поверхности и наружный диаметр. Износ инструмента происходит незаметно: износ кармана на 0,05 мм приводит к тому, что деталь выходит за пределы зоны фокусировки.
5. Пропускная способность при нагрузке, а не номинальная скорость
Номинальная скорость измеряется на одном контрольном участке на чистом потоке образцов, а показателем, определяющим планирование, является пропускная способность при нагрузке, которая измеряется в момент, когда все устройства находятся в рабочем состоянии и бракованные изделия выбрасываются.
При скорости 600 деталей в минуту на каждую деталь отводится 100 миллисекунд, и этого времени должно хватить на перемещение, считывание данных со всех ракурсов, обработку, объединение результатов принятия решений, планирование работы выталкивателя и подтверждение того, что бракованная деталь покинула поток. Станок, работающий со скоростью 1 200 деталей в минуту при проверке наличия, может задерживать 500 деталей, если на 12-мегапиксельном изображении выполняется проверка по десяти параметрам и внешнему виду.
| Позиция «Время цикла» | Типичная производительность — 600 деталей в минуту |
| Передача, обработка и запуск | от 25 до 35 мс на каждую станцию |
| Приобретение с учетом четырёх точек зрения | от 15 до 25 мс |
| Обработка на один просмотр | от 8 до 20 мс |
| Объединение решений и планирование отклонений | от 3 до 8 мс |
| Подтверждение высадки и отправления | от 5 до 10 мс |
Если общее время на одной станции превышает доступный цикл, линии требуется параллельная станция, уменьшение количества позиций в самой быстрой рецептуре или уменьшение размера поля. Запросите данные с указанием процента брака и сравните результат с показателями самой медленной станции, расположенной выше по технологической цепочке.
6. Показатели точности, выдерживающие проверку
Нельзя ограничиваться одним показателем точности, поскольку он скрывает две ошибки, которые приводят к финансовым потерям: дефекты, которые попадают к заказчику, и исправные детали, отбракованные в контейнер для отходов; поэтому показатели «коэффициент упущенных дефектов», «коэффициент ложного брака» и «коэффициент переноса» должны указываться отдельно, причем для каждого из них должен применяться свой метод отбора проб.
Важна не доля правильно классифицированных изображений в лабораторном наборе, а количество бракованных деталей, попадающих в контейнер для годных деталей в течение смены, и это количество зависит от степени дефекта, ориентации и стабильности освещения.
| Метрическая система | Определение и способы его проверки |
| Коэффициент побега | Отношение невыявленных дефектов к общему числу дефектов; партия от 200 до 500 штук |
| Доля ложных отказов | Количество отбракованных годных деталей, деленное на количество представленных годных деталей, с учетом скорости |
| Коэффициент переноса | Количество отбракованных исправных деталей на каждую отбракованную бракованную деталь; приводит к потере материала |
| Повторяемость | Тридцать прогонов одной части должны дать одинаковые результаты |
| Повторяемость измерений | Повторное измерение по эталону по мере исчерпания допуска |
Выборочная проверка на приемку должна осуществляться в соответствии с общепринятой схемой, а не на основе субъективных соображений. Система AQL в ISO 2859-1 предоставляет планы по каждой партии с указанием предельных значений качества приемки, что позволяет преобразовать согласованный уровень брака в пороговые значения, которые обе стороны могут применять к отгружаемым партиям. В программах, где даже одна дефектная заготовка может привести к остановке производственной линии заказчика, предусмотрены классы серьезности с отдельными предельными значениями, как это применяется в данном случае Оптическая сортировка автомобильного крепежа. Повышение чувствительности снижает количество пропущенных дефектов и увеличивает количество ложных отбраковок, поэтому необходимо найти оптимальный баланс с учетом стоимости дефектов на последующих этапах производства.
7. Система выброса: плотность сопел, время отклика, потребность в воздухе
Характеристики выталкивания определяют, станет ли правильное решение правильным действием, поэтому их следует указывать в виде соотношения расстояния между соплами к шагу детали, времени отклика клапана и постоянного расхода воздуха при реальной частоте циклов.
Машина может правильно классифицировать каждую деталь, но при этом отгружать бракованные изделия, если струя выходит с задержкой, рассеивается в стороны или не выходит вовсе. Сопла, расположенные на расстоянии 10 мм друг от друга, не могут изолировать деталь размером 4 мм, не затрагивая соседние детали. Задержка в 10 миллисекунд для детали, движущейся со скоростью 300 мм в секунду, приводит к погрешности позиционирования в 3 мм, а постоянный расход воздуха определяет, сможет ли имеющийся компрессор обеспечить работу станка.
| Параметр выброса | О чём нужно спрашивать и почему это важно |
| Шаг и количество форсунок | Расстояние, соответствующее шагу самой мелкой детали; слишком большое расстояние приводит к пропуску соседних элементов |
| Время отклика клапана | Медленно работающие клапаны при скорости линии приводят к размыванию окна отбраковки |
| Непрерывный расход воздуха | Кубические метры в минуту с учетом доли брака, без учета пиковых значений |
| Качество воздуха | Фильтрация воды и масла; загрязнения приводят к заклиниванию клапанов |
| Подтверждение отправления | Датчик сигнализирует об отбраковке слева, поэтому забитое сопло не останется незамеченным |
8. Программное обеспечение, рецепты и переналадка
Программное обеспечение определяет, насколько быстро утвержденная рецептура может быть воспроизведена в следующую смену и для следующего номера детали, поэтому время переналадки, управление версиями рецептур и экспорт данных должны быть включены в спецификацию наряду с функциями обнаружения.
Особенности обнаружения демонстрируются в ходе демонстрации; дисциплина соблюдения рецептов — нет, и именно это отличает машину, работающую с проверенной производительностью, от той, которая зависит от одного опытного оператора. Рецепт должен фиксировать освещение по каждому каналу, экспозицию, области интереса, пороговые значения, задержку выталкивания и список деталей, а также должен иметь версии, чтобы можно было отследить смену ночной смены. Попросите провести измерение времени переналадки и убедитесь, что проверенная рецептура может быть скопирована на вторую машину.
Вывод данных является частью приемочных испытаний во всех случаях, когда заказчик проводит аудит не только продукта, но и самого процесса. Оборудование должно предоставлять документированный интерфейс, включающий сигналы согласования для запуска и остановки, а также стандартный протокол для передачи более подробных данных. OPC UA, поддерживаемый Фонд OPC, является наиболее распространённым способом подключения к системам управления, тогда как EtherNet/IP, PROFINET и Modbus TCP обеспечивают связь с контроллерами.
9. Механическая устойчивость, окружающая среда и доступ к обслуживанию
Механическая устойчивость определяет, сохранится ли точность, измеренная при вводе в эксплуатацию, после термических колебаний, вибрации от расположенных поблизости прессов и года производственной эксплуатации, поэтому жесткость рамы, виброизоляция и доступ для калибровки должны быть включены в спецификацию наряду с оптическими характеристиками.
Рама, прогиб которой между оптикой и деталью составляет несколько микрон, нарушает повторяемость, и единственным признаком этого является дрейф показателя брака. При значениях 0,01 мм и ниже выбор литого или гранитного основания определяется требованиями к жесткости, и оно должно быть изолировано от штамповочных прессов, поскольку пресс, расположенный на расстоянии пятидесяти метров, может привести к размыванию края толщиной 5 микрон. Колебания температуры в цехе в диапазоне от 12 до 35 градусов Цельсия приводят к смещению фокуса на любом станке, не имеющем системы компенсации, поэтому заявленный диапазон в 20 градусов плюс-минус 5 градусов является реалистичным.
Доступ к сервисному обслуживанию — это самый неприглядный аспект, который, однако, определяет долгосрочную производительность. Очистку линз необходимо проводить по графику, рассчитанному на смены, для калибровки требуется эталонный образец, а сопла требуют проверки через определенные промежутки времени, привязанные к наработке. Уточняйте среднее время ремонта, сроки поставки запасных частей и возможности удаленной диагностики, ведь оборудование, которое три недели простаивает из-за неисправности модуля камеры, не приносит никакой производительности.
10. Как проверить все девять условий договора перед подписанием
Проверка подразумевает тестирование ваших собственных деталей с включением всех пунктов проверки в соответствии с той конфигурацией, на которую выдается коммерческое предложение, а также внесение результатов в пункт о приемке в виде фактических значений, а не каталожных значений.
Приемочное испытание — это этап, на котором технические условия приобретают обязательный характер. Отправьте три серийных партии по не менее 500 штук каждая, в которые были специально внесены дефекты каждого типа в соответствии с классами серьезности, которые вы намерены контролировать, и потребуйте предоставить данные о количестве пропущенных дефектов и ложных отбраковок по каждому типу.
| Приемочное тестирование | Что записывать |
| Набор образцов | Три партии по 500 штук с дефектами, выявленными при сортировке |
| Скорость при загрузке | Устойчивое количество деталей в минуту в течение 30 минут, указанный процент брака |
| «Escape» и ложное отклонение | Подсчитывается по типу дефекта, никогда не суммируется |
| Повторяемость | Тридцать рассмотрений одного дела с одинаковыми решениями |
| Переключение | Своп с учетом времени, включая загрузку рецепта и проверку первого изделия |
| Документация | Изображения дефектов, резервная копия рецептуры, сертификат калибровки, перечень запасных частей |
Оценивайте затраты с учетом всего периода окупаемости, а не только на основании счета-фактуры. Затраты на замену персонала легко оценить — от двух до четырёх инспекторов в смену, тогда как повышение выхода готовой продукции за счёт сокращения числа ложных отбраковок зачастую оказывается более значительным, но его сложнее оценить. Окупаемость обычно составляет от 12 до 30 месяцев, а области применения в Решение для оптической сортировки в полупроводниковой промышленности Эти области оправдывают более высокие капитальные затраты уже за счет одной только экономии от предотвращения выбросов.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Три приведенных ниже вопроса касаются аспектов, которые покупатели выясняют в последнюю очередь: что не удаётся увидеть с помощью оптических систем, чем данное оборудование отличается от контроля на уровне печатной платы и сколько времени требуется для выпуска нового артикула.
Может ли машина для оптической сортировки обнаруживать дефекты, скрытые под поверхностью?
Нет. Визуальный контроль основан на анализе света, отраженного от детали или прошедшего через нее, поэтому внутренние пустоты, включения, трещины, не выходящие на поверхность, а также колебания твердости остаются незаметными при любом разрешении. Для выявления таких дефектов требуется рентгенография, ультразвуковой контроль или контроль вихревыми токами, что подразумевает проведение второго этапа контроля, масштаб которого определяется уровнем риска. Если в чертеже внутренняя пористость указана в качестве критерия брака, перенесите её на другой этап технологического процесса.
В чём заключается разница между машиной для оптической сортировки и системой AOI?
Система автоматического оптического контроля сканирует печатные платы, закрепленные в фиксированном положении, проверяя размещение компонентов, полярность и паяные соединения по эталону и, как правило, выдает отчет, а не отбраковывает детали. Оптическая сортировочная машина обрабатывает сыпучие детали, механически разделяет и ориентирует их, проверяет несколько поверхностей на производственной скорости и отбраковывает бракованные детали. Хотя области применения этих технологий частично пересекаются, их экономическая эффективность с точки зрения обработки и пропускной способности различается.
Сколько времени занимает проверка нового номера детали?
Для изготовления детали, совместимой с существующей платформой и инструментальным оснащением, потребуется от одной до трёх недель: от двух до пяти дней на испытание образца, затем на разработку технологической рецептуры, утверждение первого экземпляра и проверку технологических возможностей. Изготовление детали, требующей новых углублений или дополнительного угла обзора, занимает от четырёх до шести недель, причём большую часть этого времени занимает изготовление инструментов. Наличие резервных станций и документированного шаблона технологической инструкции сокращает сроки выпуска каждой последующей партии.