자동차 다이 캐스트 부품, 3D카메라 자동 검사 시스템으로 고품질 보장

IDS

알루미늄 및 마그네슘 합금으로 제조된 다이 캐스트 부품은 차량 무게를 상당히 감소시키기 때문에 자동차 산업에서 점점 더 많이 사용되고 있다. 최소 비용의 무결점 품질이 캐스트 구성품에 대한 필수 요구 사항이다. 따라서 ‘자동화’는 특히 생산 및 프로세스에서 마법의 단어이다. 통합 이미지 처리 기능이 있는 내재된 검색결과 VisionTools Bildanalyse Systeme GmbH(독일)의 시스템은 Ensenso 3D카메라를 사용하여 각 개별 주조 구성품의 형상을 기록하고 상태와 완성도를 점검한다.

무게는 내연 기관 차량의 연료 소비와 이에 따른 환경에 유해한 배기가스 배출에 대한 결정적인 요소이다. 대체 구동 시스템이 있는 차량의 경우, 경량 구조가 전기 모터와 배터리 그리고 기타 구성품의 무게를 보상할 수 있다. 알루미늄 및 마그네슘 합금으로 제작된 다이 캐스트 부품은 데드 웨이트(dead weight)가 낮고 복잡한 형태로 형성될 수 있으며 효율적 비용으로 생산될 수 있다.

이러한 금속으로 제조된 전형적인 다이 캐스트 부품은 엔진 구성 요소, 변속기 하우징, 섀시 부품 및 뒷문 프레임이다. 결함이 있는 부품은 종종 오작동과 고가의 후속 비용을 유발하기 때문에 모든 구성품의 완전성을 점검하는 내장형 검사 시스템은 부품의 고품질을 보장한다.

대부분의 경우, 구성 요소 형상 테스트는 지금까지 여러 개의 차광막, 반사광 스캐너, 유도형 센서 또는 이와 유사한 장치를 사용하여 수행된다. 이러한 센서와 구성품 사이의 거리가 좁기 때문에 열로 인한 열 부하가 높을 뿐만 아니라 공작물과의 충돌 위험이 있다. 또한 다이캐스팅 머신의 각 유형 또는 공구 교환에는 일반적으로 기존 센서 시스템의 방향 조정 또는 추가가 필요하다.

애플리케이션

이미지 프로세싱이 통합된 VisionTools의 자동 외관 검사 시스템은 이러한 문제에 대한 솔루션을 제공한다. 생산 라인에 직접 장착되어 안전한 거리에서 다이 캐스트 부품의 형상을 비접촉식으로 기록할 수 있다. IDS의 Ensenso N35 3D카메라를 사용하여 모든 스프루(sprues), 캐스팅 빈(casting beans), 런(runs), 채널(channels) 또는 피더(feeder)의 올바른 상태와 완전성을 확인한다.

그런 다음 이미지 분석 소프트웨어 VisionTools V60을 사용하여 평가를 수행한다. 구성 요소의 크기와 위치에 따라 모든 빈, 슬러그 및 스프루를 확인하기 위해 여러 이미지가 필요하다. 이를 위해 로봇은 구성 요소를 3D카메라 앞에 놓는다. 이미지 획득 및 평가는 구성 요소 위치 당 0.3~1.2 초 이다. 유형 및 시험 위치 번호는 기계 제어 시스템에 의해 지정된다.

시스템은 제품 변형을 무제한으로 관리할 수 있다. VisionTools V60 이미지 처리 소프트웨어는 3D 카메라를 변경하지 않고도 유형 및 도구 변경을 구현할 수 있다. 이를 위해 소프트웨어는 각 구성 요소 또는 테스트 위치에 대해 정의한다. 이들은 현재 주물 구성 요소의 이미지와 비교된다. 차이가 있으면 시스템에서 오류 메시지가 표시된다. 따라서 시간이 많이 걸리는 개조, 우발적인 센서 조정 또는 긴 중지 시간이 필요하지 않다.

VisionTools는 Ensenso N35 3D카메라를 사용하여 이미지의 빈을 배경과 구별한다. 그러나 공작물마다 광택 특성이 다를 수 있다. 카메라는 이러한 과제를 해결해야 한다. 스테레오 비전의 품질은 검사할 물체의 조명 조건과 표면 질감에 직접적으로 의존한다. Ensenso 3D카메라는 ‘Projected Texture Stereo Vision(투영된 텍스처 스테레오 비전)’ 방법을 사용하기 때문에 이 용도에 특히 적합하다.

각 모델은 표면 이미지의 정확도를 높이기 위해 캡처할 물체(이 경우 캐스트 구성 요소)에 보조 조명 패턴을 투사하는 두 개의 CMOS 카메라와 프로젝터를 사용한다. 두 CMOS 카메라는 서로 다른 위치에서 각 구성 요소를 본다. 두 카메라의 이미지 내용이 동일해 보이지만 구성 요소의 위치에 차이가 있다(예: 엔진 구성 요소 또는 섀시 부품). 카메라의 거리와 시야각과 광학의 초점 거리를 Ensenso 소프트웨어는 삼각 측량을 통해 길이로 변환하여 각 개별 이미지 픽셀에 대한 객체점의 3D조정을 결정하고 병합해 3D포인트 클라우드로 연결한다. 이는 정보의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 보다 정확한 측정 결과를 달성한다.

N35 모델에 통합된 Flex View 프로젝션 기술은 측정 결과의 정확성을 더욱 향상시킨다. 광선에서 프로젝터 마스크의 위치는 아주 작은 단계로 선형적으로 이동할 수 있다. 결과적으로, 구성 요소 표면의 투영된 텍스처는 재구성을 돕는 추가 구조를 이동시키고 생성한다. 동일한 객체 장면의 다른 질감으로 여러 이미지 쌍을 획득하면 이미지 포인트가 훨씬 많아져 해상도가 높아진다.

시프트 된 패턴 구조가 광택, 어두운 또는 반사 표면에 추가 정보를 적용하기 때문에 해상도 외에도 복잡한 표면에 대한 데이터의 견고성도 향상된다. 따라서 Ensenso N35는 사진의 빈을 배경과 구별하고 광택 특성이 다른 공작물을 안정적으로 테스트 할 수 있는 고객의 요구 사항을 충족한다.

VisionTools의 카메라 기반 이미지 처리 솔루션은 부품 검사 오류를 최소화하고 다이캐스팅 머신의 가동 중지 시간을 완전히 피할 수 있다. 이를 통해 Ensenso N35로 제조 비용을 줄이고 원활한 제조 프로세스를 보장한다.

자료 제공: IDS(www.ids-imaging.com)