Gia công CNC cho hệ thống thị giác máy - Căn chỉnh quang học, vỏ máy ảnh và độ ổn định nhiệt

Chất lượng hình ảnh thường được thảo luận về hiệu suất cảm biến, lựa chọn ống kính, ánh sáng, độ phơi sáng, phần mềm và hiệu chuẩn. Tuy nhiên, những yếu tố này được gắn trong các bộ phận vật lý. Nếu mặt phẳng cảm biến nghiêng, trục thấu kính dịch chuyển, vỏ mở rộng không đều hoặc giá đỡ di chuyển khi bị rung, hình ảnh có thể thay đổi ngay cả khi các linh kiện điện tử không thay đổi. Nhà cung cấp gia công không xác định hiệu suất quang học, nhưng nó có thể bảo vệ các mốc chuẩn, khớp nối, bề mặt tiếp xúc và đường dẫn nhiệt do nhà thiết kế hệ thống chỉ định.

Một hệ thống thị giác máy chứa một chuỗi các mối quan hệ cơ học và quang học: khung máy định vị giá đỡ camera; gắn kết định vị vỏ; vỏ định vị cảm biến và ống kính; ống kính chiếu mặt phẳng vật thể lên cảm biến. Lỗi hoặc chuyển động ở bất kỳ giao diện nào đều có thể ảnh hưởng đến tiêu điểm, căn giữa, góc, trường nhìn hoặc hiệu chỉnh. Câu hỏi vẽ  Bề mặt nào định vị phần vỏ trên máy hoặc robot?  Vai hoặc lỗ nào thiết lập trục thấu kính?  Miếng đệm hoặc ốc vít nào định vị cảm biến hoặc cụm PCB?  Mối quan hệ nào kiểm soát khoảng cách giữa cảm biến và ống kính và sự căn chỉnh góc?  Kích thước nào được điều chỉnh trong quá trình hiệu chuẩn và kích thước nào phải được cố định bằng gia công?

Vỏ máy ảnh có thể bao gồm giao diện quang học, bộ phận hỗ trợ cảm biến hoặc PCB, lỗ cắt đầu nối, tính năng giảm căng cáp, mốc lắp đặt, rãnh bịt kín, bề mặt truyền nhiệt, bề ngoài thẩm mỹ và các điểm tiếp xúc điện không có lớp phủ. Mỗi khu vực có thể yêu cầu một quy trình và phương pháp chấp nhận khác nhau. Đánh giá vùng chức năng  Bảo vệ các tính năng định vị ống kính và cảm biến khỏi các vệt, vết lõm và tích tụ lớp phủ.  Kiểm soát các đầu nối và lỗ cáp liên quan đến các thiết bị điện tử bên trong và các bức tường vỏ.  Xác định các vùng đệm, rãnh vòng chữ O, vị trí lỗ thông hơi và các khớp nhạy cảm với sự xâm nhập.  Tách biệt các bề mặt mỹ phẩm khỏi các bề mặt truyền nhiệt và chính xác.  Xác định xem kích thước được áp dụng trước hay sau khi anodizing, mạ, sơn hoặc hoàn thiện khác.

Ngàm ống kính có ren cũng có thể phụ thuộc vào đường kính phi công, mặt vai, trục ren, vị trí dừng, độ hoàn thiện bề mặt và mối quan hệ với mốc cảm biến. Chỉ riêng kích thước ren không đảm bảo sự liên kết quang học. Sợi nhỏ, vòng mỏng và lớp hoàn thiện bên trong tối màu có thể gây ra rủi ro thực tế. Các sợi chỉ phải được lắp ráp mà không có gờ hoặc lớp phủ cản trở, các phần mỏng phải giữ nguyên hình tròn và các bề mặt bên trong phản chiếu có thể yêu cầu lớp hoàn thiện có kiểm soát do nhà thiết kế quang học lựa chọn. Nhà cung cấp gia công không nên suy ra hiệu suất ánh sáng lạc chỉ từ màu sắc.

Cảm biến hình ảnh, bộ xử lý, thiết bị điện tử giao diện và ánh sáng tạo ra nhiệt. Vỏ máy truyền lượng nhiệt này vào không khí, khung máy hoặc tản nhiệt chuyên dụng. Nếu đường dẫn nhiệt bị hạn chế hoặc cấu trúc giãn nở không đều, vị trí tương đối của cảm biến, ống kính và mốc lắp đặt có thể thay đổi. Cân nhắc về thiết kế nhiệt  Cung cấp các bề mặt tiếp xúc xác định giữa thiết bị điện tử, vỏ, bộ tản nhiệt và cấu trúc máy.  Xem xét độ phẳng và tình trạng bề mặt nơi sử dụng vật liệu giao diện nhiệt.  Tránh sự bất đối xứng không cần thiết gần các mốc đo của cảm biến và ống kính khi độ trôi nhiệt là rất quan trọng.  Kiểm tra xem quá trình anodizing, sơn, chất kết dính hoặc các khoảng trống có làm gián đoạn đường dẫn nhiệt dự kiến ​​hay không.  Xác nhận hệ thống đã lắp ráp trong phạm vi nhiệt độ vận hành của nó thay vì chỉ dựa vào kiểm tra nhiệt độ phòng.

máy ảnh trải nghiệm khả năng tăng tốc, lực cáp và chuyển động lặp đi lặp lại. Trong cả hai trường hợp, giá đỡ nhẹ có kích thước chính xác nhưng không đủ cứng có thể làm giảm độ ổn định hiệu chuẩn. Mẹo thiết kế Sử dụng đường dẫn tải ngắn, mặt lắp được hỗ trợ và độ dày phần thực tế xung quanh mốc đo của máy ảnh. Các khe điều chỉnh phải cung cấp phạm vi thiết lập cần thiết mà không cho phép vị trí khóa cuối cùng di chuyển dưới tải bình thường. Khi cần loại bỏ nhiều lần, hãy sử dụng các tính năng định vị được xác định thay vì chỉ dựa vào các lỗ hở và ma sát vít.

Hình học ánh sáng có thể quan trọng như vị trí của máy ảnh. Đèn vòng, đèn quầy bar, đèn nền, đèn chiếu sáng đồng trục và máy chiếu ánh sáng cấu trúc yêu cầu góc và khoảng cách làm việc ổn định. Vỏ của chúng cũng có thể cần tản nhiệt, định tuyến cáp và thay thế dễ dàng.  Xác định mốc thời gian chiếu sáng liên quan đến máy ảnh và mặt phẳng đối tượng.  Giữ các tính năng điều chỉnh và dịch vụ có thể truy cập được sau khi cài đặt bảo vệ.  Cung cấp khe hở cáp và đầu nối trong toàn bộ phạm vi điều chỉnh.  Ngăn chặn các bề mặt được gia công phản chiếu đi vào đường dẫn quang trừ khi chúng có chủ ý.  Tách biệt các giao diện camera nhạy cảm với nhiệt khỏi các đường dẫn nhiệt chiếu sáng công suất cao khi cần thiết.

Hợp kim nhôm phổ biến cho vỏ máy ảnh và đèn vì chúng kết hợp khả năng gia công, khối lượng thấp và tính dẫn nhiệt hữu ích. Thép không gỉ có thể được lựa chọn cho các tính năng mài mòn, ăn mòn hoặc lắp cứng. Nhựa kỹ thuật có thể hỗ trợ cách nhiệt, khối lượng thấp hoặc tiếp xúc bảo vệ, nhưng phải xem xét sự giãn nở nhiệt và độ ẩm. Anodizing đen, sơn, chuyển đổi hóa học, thụ động hóa hoặc các lớp hoàn thiện khác có thể hỗ trợ khả năng chống ăn mòn, hình thức bên ngoài, hoạt động điện hoặc điều khiển quang học. Hiệu quả chính xác phụ thuộc vào quá trình và bề mặt. Các mối nối quan trọng, điểm nối đất, điểm tiếp xúc nhiệt, ren và vùng bịt kín phải được xác định và che phủ hoặc hoàn thiện theo bản vẽ.

Hệ thống thị giác công nghiệp có thể gặp phải bụi, sương mù chất làm mát, rửa trôi, rung, thay đổi nhiệt độ hoặc tiếp xúc ngoài trời. Vỏ góp phần bảo vệ, nhưng hiệu suất xâm nhập phụ thuộc vào việc lắp ráp hoàn chỉnh: các mối nối che, vòng đệm, đầu nối, cửa sổ, lỗ thông hơi, đệm cáp, ốc vít và phương pháp thử. Vỏ máy không được mô tả là có thông số đặc trưng về vỏ bọc trừ khi cụm lắp ráp hoàn chỉnh đã được thiết kế và thử nghiệm theo yêu cầu áp dụng. RFQ phải nêu rõ trách nhiệm ở cấp độ thành phần, chi tiết bịt kín, tình trạng bề mặt và bất kỳ thử nghiệm áp suất hoặc độ xâm nhập nào được yêu cầu.

Hiệu chuẩn ánh xạ mối quan hệ thực sự giữa hệ thống hình ảnh và không gian làm việc được đo hoặc hướng dẫn. Nó có thể bù cho các hiệu ứng quang học và hình học đã xác định, nhưng nó không thể sửa chữa một cách đáng tin cậy ngàm bị lỏng, tình trạng nhiệt không ổn định, chỗ ngồi ống kính không nhất quán hoặc vỏ thay đổi vị trí sau mỗi lần bảo trì. Kiểm tra và đánh giá  Xác minh dữ liệu về vỏ, giao diện ống kính và các tính năng hỗ trợ cảm biến bằng các phương pháp đo kích thước phù hợp.  Kiểm tra chức năng ren và lắp ráp bằng các bộ phận hoặc đồng hồ đo phù hợp được chỉ định.  Ghi lại tình trạng lắp đặt và hạn chế đối với vỏ hoặc giá đỡ mỏng.  Đánh giá việc gỡ bỏ và cài đặt lặp đi lặp lại khi độ lặp lại của dịch vụ là quan trọng.  Chạy hiệu chuẩn quang học và kiểm tra hiệu suất hình ảnh ở cấp độ hệ thống trong các điều kiện hoạt động dự kiến. EMVA 1288 chuẩn hóa việc đo lường và trình bày các thông số hiệu suất của camera và cảm biến. Nó không xác định dung sai gia công của vỏ máy ảnh; những điều đó phải đến từ thiết kế cơ học và quang học của sản phẩm cụ thể.

Các nguyên mẫu thị giác máy thường thay đổi khi cảm biến, ống kính, đầu nối, bảng mạch, hệ thống chiếu sáng hoặc vỏ được tinh chỉnh. Gia công CNC hỗ trợ các bước lặp này mà không cần dụng cụ đúc hoặc tạo khuôn chuyên dụng, nhưng việc kiểm soát sửa đổi rõ ràng là điều cần thiết. Điều khiển hữu ích Đánh dấu các bản sửa đổi nguyên mẫu một cách rõ ràng và liên kết chúng với cấu hình cảm biến, ống kính và PCB chính xác.  Giữ các tính năng nguyên mẫu có thể điều chỉnh tách biệt khỏi các giao diện định vị quan trọng trong sản xuất.  Ghi lại các chi tiết hoàn thiện, che phủ và lắp ráp đã được phê duyệt trước khi chuyển sang lô lặp lại.  Xem lại các điểm kiểm tra khi kiến ​​trúc quang học hoặc phương pháp hiệu chuẩn thay đổi.  Sử dụng các bộ chuyển đổi có thể thay thế khi dự kiến ​​sẽ có những thay đổi về ống kính, đầu nối hoặc lắp đặt trong tương lai.

 Kiểm soát mô hình 3D và bản vẽ 2D với nhận dạng sửa đổi.  Mô tả hệ thống có thể chia sẻ hiển thị các mối quan hệ giữa máy ảnh, cảm biến, ống kính, ánh sáng, ngàm và đối tượng.  Dữ liệu chức năng, mối quan hệ quang học quan trọng, khớp nối, ren, GD&T và các yêu cầu về bề mặt.  Các yêu cầu về vật liệu, hoàn thiện, che phủ, nối đất, truyền nhiệt và thẩm mỹ.  Thông tin về đầu nối, cáp, con dấu, cửa sổ, lỗ thông hơi và giao diện môi trường.  Phương pháp kiểm tra, báo cáo, đồng hồ đo hoặc bộ phận phù hợp và kiểm tra lắp ráp lặp đi lặp lại.  Số lượng nguyên mẫu, những thay đổi về thiết kế dự kiến, cỡ lô mục tiêu, nhu cầu ghi nhãn và đóng gói.

Kết luận Gia công CNC cho hệ thống thị giác máy không chỉ đơn thuần là sản xuất vỏ máy ảnh. Các bộ phận cơ khí thiết lập chuỗi chuẩn, đường truyền nhiệt, độ cứng lắp đặt, vị trí chiếu sáng, giao diện bịt kín và độ lặp lại cần thiết để tạo ảnh ổn định. Các dự án mạnh xác định mối quan hệ nào được cố định bằng gia công và mối quan hệ nào được điều chỉnh hoặc hiệu chỉnh ở cấp hệ thống. Điều này bảo vệ sự ổn định quang học mà không có dung sai không cần thiết. GZ Prototype hỗ trợ các nguyên mẫu được gia công bằng CNC và các lô nhỏ bằng kim loại và nhựa kỹ thuật sử dụng khả năng 3 trục, 4 trục và 5 trục. Việc chia sẻ sớm máy ảnh, ống kính, cảm biến, bối cảnh nhiệt và lắp đặt sẽ mang lại phản hồi DFM hữu ích hơn trước khi bắt đầu gia công.