كيف تُحسّن تقنية فحص الرؤية بالذكاء الاصطناعي جودة الأختام المطاطية وتقلل العيوب؟
ما يمكن للكاميرات والإضاءة ونماذج الفحص المدربة التحكم فيه - وما لا يمكنها التحكم فيه - على خط تشكيل المطاط
أصبح القبول البصري أكثر قابلية للقياس
يُعدّ فحص الأسطح جزءًا أساسيًا من صناعة المطاط، إلا أن تحقيق المعايير المطلوبة بات أكثر صعوبةً عند الاعتماد على الضوابط اليدوية فقط. يشرح معيار ISO 3601-3 عيوب الأسطح في حلقات منع التسرب ويصنفها، كما يحدد الحد الأقصى لحجم هذه العيوب؛ ويخضع هذا المعيار حاليًا لتحديثات دورية. في الواقع، تُستخدم الآن أساليب التعلّم العميق، التي عرضها موردو أنظمة الرؤية الصناعية في عروض توضيحية سابقة، في عمليات الفحص الآلي للإنتاج، وهذا مجرد مثال واحد من بين العديد من التطورات الجارية حاليًا.
يمكن للمرء أن يرى علاقة بين هذين الحدثين.
تتكون أنظمة الختم حاليًا من تجاويف أكثر، وهناك تنوع أكبر في المنتجات، كما أن فترات تسليم هذه المنتجات أقصر. يستطيع المفتش المدرب جيدًا التعرف على الحافة الممزقة فورًا؛ ولكن بالنسبة للزوائد الصغيرة أو التلوث الداكن أو علامات التشكيل السطحية، قد يختلف المظهر تمامًا باختلاف ظروف الإضاءة أو الشخص الذي يستخدمها؛ لذلك، فإن الشرط الأساسي في هذه الحالة هو اتساق النتائج.
يُعدّ فحص الرؤية باستخدام الذكاء الاصطناعي مفيدًا هنا لأنه يُتيح مقارنة كل جزء مُقدّم وفقًا لمنطق اتخاذ القرار نفسه وتخزين النتيجة. مع ذلك، لا يُحدّد هذا الفحص معيار القبول، إذ لا يزال على فرق الهندسة والجودة تحديد عيوب الأختام المطاطية المهمة، وحجمها المسموح به، ومواقعها.
يجب أن ترى الكاميرا السطح الوظيفي
إنّ مانع التسرب المطاطي ليس مجرد حلقة معدنية مسطحة. فهو ينثني ويتدحرج ويترهل ويعكس الضوء بشكل غير متساوٍ. ويمكن للمركبات السوداء أن تخفي الشوائب السوداء. وقد يبدو السيليكون شفافًا من زاوية معينة ومعتمًا من زاوية أخرى. وتُشكّل خطوط الفصل ظلالًا تُشبه الشقوق، بينما قد يُغيّر التشوه غير الضار أثناء التعامل معه شكله من صورة إلى أخرى.
لهذا السبب، يبدأ فحص الأختام المطاطية بالعرض والإضاءة بدلاً من البرامج. قد يتطلب الأمر تدوير القطعة، أو تمريرها عبر مسار زجاجي، أو معاينتها من الأعلى والجانب. يمكن للإضاءة المنتشرة أن تقلل من الوهج، بينما تسهل الإضاءة الخلفية قياس المظهر الخارجي. وقد يكشف تغيير طفيف في زاوية الكاميرا عن قطع يختفي عند النظر إليه من الأعلى.
في حالة وجود مشكلة في استقرار الصورة، سيكون النموذج غير مستقر أيضًا. ولإدخال دقة الكاميرا، واختيار العدسة، ومسافة العمل، ووقت التعريض، وقابلية تكرار التثبيت في إعداد الفحص، يُنصح باتباع قائمة مراجعة مفصلة. كما يتطلب النظام عددًا كافيًا من البكسلات فوق أصغر عيب قابل للرفض. وإلا، سيتحول اكتشاف عيوب الختم إلى مجرد تخمين مُقنّع بالأتمتة.
ما هي العيوب التي يمكن العثور عليها؟
تشمل الأهداف النموذجية الوميض الزائد، والتصوير القصير، والخدوش، والتمزقات، والشقوق، والجسيمات العالقة، والفقاعات، وعلامات الحروق، والحواف التالفة، والملامح المشوهة. في المنتجات المُجمَّعة، قد تتحقق الكاميرا أيضًا من وجود حلقة مانعة للتسرب، وتركيبها بشكل صحيح، وتزويدها باللون المناسب. يتطلب كل هدف عرض صورة خاص به وقاعدة قبول محددة.
بعض عيوب الأختام المطاطية تجميلية، بينما يُسبب بعضها الآخر تسربًا مباشرًا. قد يكون وجود علامة على سطح غير وظيفي مقبولًا، بينما لا يُعد وجودها على حافة مانعة للتسرب مقبولًا. لذا، ينبغي أن يستخدم الفحص البصري الآلي مناطق محددة. ويمكن تطبيق معايير أكثر صرامة على الأسطح الحساسة مقارنةً بمناطق التلامس مع العبوة أو الحواف غير المانعة للتسرب.
يمكن إجراء فحوصات الأبعاد عندما يكون المخطط الخارجي مرئيًا ويتم التحكم في هندسة التصوير. ومن بين العناصر الشائعة التي يمكن فحصها: القطر الخارجي، وموضع الثقب، وعرض المقطع الجانبي، وارتفاع الوميض. مع ذلك، قد تتحرك الأجزاء المرنة، لذا لا ينبغي أن يحل القياس البصري محل المقياس المعاير أو فحص الأبعاد القائم على الرسم تلقائيًا.
لماذا يتعامل الذكاء الاصطناعي مع الأجزاء المرنة بشكل أفضل من القواعد الثابتة
تعتمد الرؤية التقليدية بشكل كبير على العتبات والحواف والأنماط الثابتة. وهي فعالة عندما تبدو الأجزاء الجيدة متطابقة تقريبًا. أما المطاط، فهو أقل مرونة. فقد يختلف موضع ختمين مقبولين على الناقل، أو يظهران نسيجًا مختلفًا قليلاً، أو يحملان اختلافات طفيفة غير ضارة ناتجة عن التشكيل والتشذيب.
يمكن تدريب نموذج الذكاء الاصطناعي باستخدام أمثلة تمثل هذا التباين الطبيعي. وبحسب المهمة، قد يصنف النموذج جزءًا كاملًا، أو يحدد عيبًا معروفًا، أو يشير إلى حالة شاذة لا تشبه المجموعة المعتمدة. ينبغي أن تتضمن صور التدريب الجيدة تجاويف مختلفة، ودفعات متنوعة، واتجاهات مختلفة، وتباينًا طبيعيًا في الألوان. كما ينبغي أن تغطي صور العيوب أنماط الفشل التي يُتوقع أن يرصدها خط الإنتاج.
تصف شركة Cognex هذه المشكلة في تطبيقها الخاص بأختام السيليكون المصبوبة بالحقن السائل للهواتف الذكية. تتميز الأختام المقاومة للماء بأنها ضيقة ومرنة، ويصعب رؤيتها بوضوح في البيئات المعقدة. يستخدم مثالها كاميرات متعددة لتوفير رؤية شاملة بزاوية 360 درجة، ويدرب أداة الكشف عن العيوب على الأجزاء المقبولة، بالإضافة إلى الشوائب، وتلفيات الضغط، ووجود كمية زائدة من الغراء، وغيرها من العيوب. الميزة الأساسية ليست في قدرة النموذج على رصد عيب وهمي، بل في قدرته على تعلم تجاهل التباين الطبيعي للأختام الجيدة، مع رفض أي تغييرات تؤثر على الأداء الوظيفي.
تطبيقان منشوران يوضحان الفرق
يتناول تطبيق ثانٍ من Cognex الأختام المرنة المستخدمة في أقنعة الوقاية الكيميائية وأجهزة التنفس. قد تترهل هذه الأختام أو تنثني عند وصولها إلى الكاميرا، مما يؤدي إلى تغير شكلها الظاهري حتى عندما يكون الجزء فعالاً. يعتمد النهج المنشور على نطاق المظاهر المقبولة، ثم يحدد أي خلل خارج هذا النطاق. يُعد هذا مثالاً عملياً على استخدام فحص الرؤية بالذكاء الاصطناعي في الحالات التي تعجز فيها النماذج الجامدة عن العمل.
تتنوع أمثلة KEYENCE الخاصة بالسيارات. فبمساعدة الإضاءة متعددة الألوان، يمكن رؤية الملوثات الدقيقة على البطانات المطاطية، كما يمكن رصد التغير الطفيف في لون الحلقات المطاطية أو الحشيات التي تأتي من مصنعين مختلفين. بالإضافة إلى ذلك، يوجد تطبيق يتحقق من صحة وضع الحلقات المطاطية أثناء عملية التجميع. تُوضح هذه الأمثلة كيفية التمييز بسهولة بين ثلاثة أنواع من المهام التي تُعتبر عادةً مهمة واحدة: فحص الأسطح، والفرز بناءً على المواد أو الألوان، والتحقق من صحة التجميع.
لا يُشير أيٌّ من الأمثلة إلى أنَّ كاميرا واحدة تُحلّ جميع المشاكل. تتحسّن جودة مانع التسرب المطاطي عندما تُصمَّم محطة الفحص بناءً على عيب مُحدَّد، ورؤية مُتحكَّم بها، وإجراء مُتَّخذ بعد حدوث العطل. قد يكون هذا الإجراء رفض المنتج، أو مراجعة المُشغِّل، أو عزل التجويف، أو تعديل العملية.
يُعدّ وقت الدورة ونسبة الرفض الخاطئ بنفس أهمية الدقة.
يمكن للتجارب المخبرية التوقف مؤقتًا بين الصور، بينما لا يمكن ذلك في خطوط الإنتاج. إذا كان الإنتاج يسير بسرعة 60 قطعة في الدقيقة، فيجب أن تتم عملية اتخاذ القرار بالكامل - من التقاط الصور ومعالجتها إلى إرسالها وتحديد وقت رفضها - في غضون ثانية واحدة تقريبًا. وتؤدي المشاهدات المتعددة إلى تقليل الوقت المتاح بشكل أكبر ما لم تعمل الكاميرات بالتوازي.
ينبغي على فرق مراقبة الجودة تتبع نوعين من الأخطاء. يسمح القبول الخاطئ باستمرار عمل القطعة المعيبة، بينما يؤدي الرفض الخاطئ إلى استبعاد قطعة سليمة وزيادة التكاليف. ويعتمد التوازن بينهما على مستوى المخاطرة. فقد يبرر ختم الأمان مراجعة يدوية أكثر من غطاء الغبار غير الحرج. إن الاكتفاء بالإبلاغ عن النسبة المئوية الإجمالية للدقة يخفي هذه المفاضلة.
تُسجّل عملية التحقق من الجودة النتائج حسب نوع العيب، والتجويف، والدفعة، ولون القطعة. ينبغي الاحتفاظ بالعينات التي تُشكّل تحديًا لإجراء فحوصات لاحقة. بعد إصلاح القالب، أو تغيير الإضاءة، أو استخدام لون مركب جديد، يحتاج النموذج إلى التحقق قبل استئناف الإنتاج العادي. هذا يحوّل فحص مانع التسرب المطاطي إلى عملية مُحكمة بدلًا من إعداد برنامج لمرة واحدة.
لا يمكن للرؤية أن تحل محل اختبارات المواد والأداء
الكاميرا ترى المظهر فقط، لكنها لا تستطيع التأكد من أن المطاط الأسود هو مطاط النتريل بوتادين (NBR) وليس مطاط الإيثيلين بروبيلين ديين مونومر (EPDM)، أو قياس صلابته، أو إثبات قوة شدّه، أو التنبؤ بتشوهه الدائم بعد الانضغاط. حتى الصورة المثالية قد تُشير إلى مركب خاطئ. لذا، يجب أن يُدمج فحص الرؤية بالذكاء الاصطناعي مع تحديد المواد، والتحكم في الأبعاد، والاختبارات المعملية.
ينطبق التحذير نفسه على العيوب الداخلية. قد تتطلب الفراغات أو ضعف الترابط تحت السطح إجراء تقطيع تخريبي، أو استخدام الأشعة السينية، أو الموجات فوق الصوتية، أو الاختبارات الوظيفية. يكون الكشف البصري عن عيوب الختم أكثر فعالية عندما يصل الخلل إلى سطح مرئي أو يُغير شكل القطعة.
ينبغي أن توضح خطة الفحص المخاطر التي يغطيها الفحص البصري الآلي وتلك التي يغطيها مصادر أخرى. وتمنع الحدود الواضحة اعتبار نتيجة فحص الكاميرا الناجحة دليلاً على مطابقة المنتج الكاملة للمواصفات.
وضع خطة تفتيش قابلة للتدقيق
قبل بدء التدريب، اتفقوا على قائمة بالعيوب. أدرجوا صورًا، وأسماء العيوب، ومواقعها، ومقاساتها، ودرجة خطورتها، وكيفية التعامل معها. اربطوا هذه المعايير بالرسم، أو عينة العميل، أو معيار ISO 3601-3 عند الاقتضاء. تستحق القطع التي تقع على الحدود مراجعة خاصة بها بدلًا من وضعها جانبًا في ملف القطع الجيدة.
يُعدّ تخزين البيانات أمرًا بالغ الأهمية. احفظ نتيجة القطعة، والوقت، ورمز المنتج، ورقم الدفعة، والتجويف كلما أمكن ذلك. إنّ رصد تجمع مفاجئ للومضات في تجويف واحد أو التلوث بعد تغيير المادة يُعدّ أكثر فائدة من إجمالي المرفوضات الشهرية. إذ يُمكن لسجل الصور أن يُرشد فريق الإنتاج إلى مصدر المشكلة.
أخيرًا، راجع المحطة باستخدام عينات خطية فعلية. صور المختبر النظيفة وحدها لا تكفي. فالغبار على العدسة، والاهتزاز، ورذاذ الزيت، والإضاءة المحيطة، وتداخل الأجزاء، كلها عوامل قد تؤثر على الأداء. تعتمد جودة مانع التسرب المطاطي على صيانة خلية الفحص بأكملها، وليس فقط على النموذج المُدرَّب.
كيف يمكن لـ Yida دعم برنامج جودة جاهز للرؤية
تُورّد شركة داليان ييدا لمنتجات المطاط الدقيقة المحدودة حلقات منع التسرب، والحشيات، ومكونات مطاطية مصبوبة حسب الطلب لعملائها الصناعيين. وفي المشاريع التي تتضمن فحصًا بصريًا باستخدام الذكاء الاصطناعي أو غيره من الفحوصات الآلية، تستطيع ييدا العمل انطلاقًا من رسومات العميل، والعينات المعتمدة، وحدود العيوب عند إعداد متطلبات الإنتاج والفحص.
تشمل المعلومات المفيدة أسطح الإغلاق الحرجة، وحجم العيوب التي لا يمكن رفضها، والمناطق التجميلية، والمادة واللون، وتحديد التجويف، واتجاه التغليف، وإمكانية التتبع المطلوبة. ويمكن أن تساعد العينات من تجاويف مختلفة ومن دفعات عادية في تحديد التباين الذي يجب أن يقبله نظام الفحص.
لا تعتبر شركة ييدا نتائج التصوير بالكاميرا بديلاً عن مراقبة المواد والأبعاد. الهدف هو الجمع بين معايير بصرية واضحة وتأكيد التركيب والقياسات وفحص الدفعات. أرسل رسم التطبيق، ومعيار الجودة، والكمية المتوقعة، ومتطلبات الفحص لإجراء مراجعة عملية والحصول على عرض سعر.
