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利用红外线摄像技术优化生产过程

2018-09-23 00:00390

在所有大型企业中,热成像摄像机在预防性设备维护保养工作中得到了广泛的应用。尤其是在电子设备的故障识别中,热成像摄像技术发挥着重要的作用。但是,高质量的红外线摄像机不仅仅是‘热’摄像机、一个保险或者一个控制柜。要想充分的发挥红外线摄像机的作用,不仅需要一台好的红外摄像机,而且在使用过程中必须掌握必要的技术诀窍。

Dashboard-Chek检测系统安装在一个移动
式的框架上,可以在生产过程中灵活的使用

在汽车工业中,热成像摄像机应用的一个实例是汽车仪表盘外围部件生产的检验。汽车仪表盘的外部部件通常是由三种材料制造的:塑料支撑件、泡沫层、皮革或人造革的装饰表面。在生产过程中,泡沫层中或多或少的都含有一些小的气泡。当仪表盘的外部装饰在阳光照射下发热时,则夹杂在泡沫层中的小气泡会受热膨胀,使得装饰表面拱起。作为汽车的“脸”,仪表盘部位出现这样的拱起现象实在是有损汽车的“形象”。用户的投诉、索赔和企业形象受损都是这种现象带来的恶果。为了避免出现这些不良后果,在质量保障的框架内人们一直试图采用人工检验的方法来发现发泡层中气泡的位置。在这种纯人工抽样检验的过程中,一直隐藏着严重的质量缺陷。

由Automation工艺技术公司研发生产的Dashboard Chek检验系统首次提供了100%的气泡检验的可能性,能够可靠的检验出泡沫层中气泡的位置。检验结果以图片的形式给出,泡沫层中气泡的部位有着明显而又清楚的反差,使人一目了然。该系统采用的是非接触式检测方法,不会对产品有丝毫损坏。

图1  汽车仪表盘外围件中气泡的红外图片(红色圆圈)

利用不同的冷却速度

Dashboard Chek检验系统是一套基于红外线成像技术的检测系统。在检测系统内部,有一台美国Flir系统公司生产的带有非制冷红外焦平面阵列的高清晰度摄像机。基于极高的可靠性和免维修性,这种摄像机可以在生产环境中24h连续工作,保证无故障,免维修。为了在尽可能短的物镜间距内对整个仪表盘外围部件整个表面进行检验,摄像机配备了45°的广角镜头。在检测时,使用的是专门研发设计的红外线图像处理技术,能够很好的获取不同冷却温度下的气泡图像。

该系统在气泡检验的过程中还具有许多的实用功能。例如,对检验数据的评判分析、数据的存储、分类和编辑检验报告等。使其成为质量保证和生产过程优化改进的有效工具。

图2  破坏性检测证实了气泡的存在

由于这种检验系统极高的工作可靠性和诸多优点,一些大型汽车生产厂家都纷纷采用了Dashboard Chek检测系统,并积极的推荐给他们的汽车零部件供应商。目前,世界上许多国家的汽车生产厂和汽车零部件供应商都已经采用这种检验系统对发泡零部件进行检验了。

红外摄像机也适合于对注塑生产流程进行优化。弹性塑料工件的质量与清洁的、无缺陷的注塑系统有着很大的关系。用户希望在越来越复杂的注塑成品中保持稳定的高质量,始终在公差允许的范围之内,而且公差几乎为零。

在注塑生产过程中温度的均匀分布和冷却是保证注塑零件质量可靠和稳定的重要前提;同时也对这个领域中的工程师和技术人员提出的更高的要求。

红外摄像技术是注塑件冷却过程监控的理想工具。它能够使注塑件中隐藏的质量缺陷可视化,而这种质量缺陷在模型建模时是没法想象的,尤其是那些形状复杂的注塑件。热成像技术所采集到的数据还可以供工程师们调节注塑生产过程,如调节流量和冷却循环。在某些情况下,热成像技术还可用来对试制样品模具的修改提供数据资料。这就大大的节约了模具制造和相应的测试费用。

图3  日光下拍摄到的成型件照片,看不出存在的缺陷

GTT工程技术事务部的专家指出:热均匀性缺陷是塑料产品生产过程中出现质量问题的主要原因。GTT公司的工程技术人员是注塑生产流程领域中的专家,非常熟悉注塑技术。他们对红外线摄像机的评价是:非常适合于对注塑工艺流程进行监控,它具有操作简单、体积小、图像质量高(320240象素)等优点,具有内置的检测功能和很好的分析软件。他们使用的是Flir公司的红外线摄像机,拍摄的是320240象素的照片,借助于Therma CAM Reporter应用软件为用户提供图文并茂的工作报告。

热成像图片是经济有效的热力学生产流程检测工具,是不同工业领域中塑料零件和部件冷却系统优化的有效工具。红外线摄像技术的最大优点是:在注塑零部件最终成为成品之前,人们就可以发现其存在的缺陷和不足,从而避免在后续生产制造过程中造成无谓的经济损失。

红外线摄像检测技术已经成为奥迪股份公司重要的检测检验技术了。奥迪公司从1998年起就一直采用红外线摄像技术进行产品质量的检验。他们使用的不仅有高灵敏度的长波摄像机,而且也使用了短波红外线摄像机。其中,短波红外线摄像机是专门用于拍摄高温注塑件的(温度达2000℃)。

 

图4  成型件的温度较低,其压力性能没有达到“时间太短”

图5  进行温度优化后的成型件照片,成型件的长度尺寸在公差范围之内

测试过程中对部件进行可视化检测

每一个零件,无论是简单的驱动皮带轮还是复杂的增压器或三元催化器等,都要在大批量投产前进行测试。热三元催化器的热成像测试可以算得上是一种专门的艺术了。奥迪公司的工程师们必须注意工件温度分布要非常的均匀,即使是结构形状异常复杂的工件,也不得有半点马虎。由于他们使用的是频率为50MHz的短波红外线摄像机,因此使得复杂工件的温度分布情况也可以非常方便的实现可视化。新设计的汽车仪器都经过了精确的发热和热分布检测试验。最有价值的是在测试过程中对被测工件温度变化的可视化观察,包括对周围零件温度变化的观察。设计师们对这种可视化的观察给予了极高的评价。

利用Flir公司研发设计的一套红外线摄像系统,奥迪公司对汽车内饰材料,例如皮革、木材和塑料的耐磨性和裂纹趋势,在极为恶劣的气候条件下进行了测试。温度分布照片的清晰度和红外线检测设备的检测精度都是无可挑剔的,是整个检测顺利进行的重要保障。奥迪公司将他们使用的红外线摄像机与Flir系统公司的软件服务包Service Stufe Premier连接在一起使用。

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