Mesin inspeksi tutup plastik dengan kamera dan tiupan udara untuk memisahkan tutup cacat, bagi produsen tutup plastik

Latar belakang permasalahan

Mesin ini menggunakan kamera untuk memeriksa setiap tutup plastik flip-top di atas konveyor dan memisahkan tutup cacat dari lini dengan udara. Tutup bergerak berjajar rapat dengan kecepatan sekitar 5.000 buah per jam. Cacat seperti robekan pada engsel tutup atau rambut yang menempel pada tutup berukuran kecil dan sulit dilihat melalui inspeksi visual pada kecepatan ini.

Produsen tutup plastik ini memesan 2 mesin inspeksi untuk 2 lini produksi pada tahun 2017. Mesin inspeksi harus dipasang bersama sabuk konveyor yang disediakan oleh pembuat mesin lain. Kami bertanggung jawab atas set kamera, lemari kontrol, dan program inspeksi, sedangkan konveyor dan rel merupakan pekerjaan pembuat mesin tersebut.

Persyaratan dan batasan

Mesin harus memeriksa setiap tutup pada kecepatan lini dan memisahkan tutup cacat dari rel saat terdeteksi. Persyaratan dan batasan utamanya adalah sebagai berikut.

• Kecepatan sekitar 5.000 buah per jam, dengan tutup bergerak berjajar rapat di atas sabuk konveyor
• Memeriksa dasar tutup (robekan dan kelebihan material plastik), engsel tutup, bagian penutup, dan benda asing seperti debu, rambut, dan serangga
• Tutup pada setiap lini produksi memiliki beberapa warna, dan pengguna harus dapat memilih jenis tutup yang akan diperiksa dari lemari kontrol
• Memisahkan tutup cacat dari rel konveyor segera saat terdeteksi
• Dipasang bersama sabuk konveyor dari pembuat mesin lain, sehingga posisi kamera dan pencahayaan bergantung pada desain rel dari pembuat tersebut

Mengapa memilih 2 set kamera per mesin dan memisahkan tutup cacat dengan udara

Kami memisahkan kamera menjadi 2 set sesuai daftar pemeriksaan. Set pertama menangani dasar tutup dan engsel tutup, set kedua menangani bagian penutup. Seluruh 2 set kamera dipasang pada poros penyetel jarak di atas konveyor, sehingga jarak kamera dapat disetel. Pemisahan menggunakan unit tiup udara (Air Reject) karena kebutuhannya adalah memisahkan tutup cacat dari rel dengan segera, sementara tutup baik terus bergerak seperti biasa. Urutan kerja mesin adalah sebagai berikut.

1. 1

   Memilih jenis tutup yang akan diperiksa

   Pengguna memilih jenis tutup sesuai warna lini di lemari kontrol sebelum lini mulai berjalan, sehingga sistem menggunakan kriteria inspeksi yang sesuai dengan tutup yang sedang diproduksi.

2. 2

   Kamera set pertama memeriksa dasar tutup dan engsel tutup

   Mendeteksi dasar tutup yang robek atau memiliki kelebihan material plastik, serta engsel tutup yang robek atau berubah bentuk.

3. 3

   Kamera set kedua memeriksa bagian penutup

   Memeriksa kelainan pada bagian penutup. Sistem juga mendeteksi benda asing yang dapat dilihat kamera, seperti debu, rambut, dan serangga.

4. 4

   Pemisahan Cacat Berbasis Udara

   Ketika program menentukan bahwa tutup abnormal, sistem memerintahkan unit tiup udara untuk segera mendorong tutup tersebut keluar dari rel konveyor.

5. 5

   Menyimpan hasil inspeksi

   Sistem mencatat hasil inspeksi dan status tutup ke dalam basis data.

Apa yang kami bangun dan uji

Kami membangun 2 mesin inspeksi tutup untuk 2 lini produksi, lengkap dengan set kamera, lemari kontrol, dan program inspeksi yang memerintahkan unit tiup udara untuk memisahkan tutup cacat. Rinciannya adalah sebagai berikut.

• 2 mesin inspeksi, masing-masing dengan 2 set kamera pada poros penyetel jarak di atas konveyor
• Lemari kontrol untuk memilih jenis tutup sesuai warna setiap lini
• Program pengolahan citra (Python dan OpenCV) beserta antarmuka pengguna (wxWidgets) dan basis data hasil inspeksi (SQLite)
• Program yang memerintahkan unit tiup udara (Air Reject) untuk memisahkan tutup cacat dari rel
• Struktur pengendali cahaya yang ditambahkan kemudian, setelah rel konveyor pada mesin berubah menjadi logam yang memantulkan cahaya

Urutan pekerjaan proyek

Proyek dimulai pada tahun 2017. Urutan pekerjaan utamanya adalah sebagai berikut.

1. Tahun 2017: proyek dimulai sesuai rencana kerja awal 10 minggu
2. Selama pembangunan mesin: rel konveyor dari pembuat mesin berubah menjadi logam yang memantulkan cahaya, sehingga kami menambahkan struktur pengendali cahaya
3. Tahun 2018: mesin pertama dibawa untuk pengujian terpisah dari lini produksi di pabrik pelanggan

Rincian hasil pengujian dengan benda kerja nyata

Kami menguji mesin dengan sampel tutup baik maupun tutup cacat sesuai lingkup pekerjaan, dan membawa mesin pertama untuk pengujian terpisah dari lini produksi di pabrik pelanggan pada tahun 2018. Dokumen tidak mencatat angka tingkat deteksi tutup cacat atau tingkat kesalahan pemisahan, sehingga kami tidak melaporkan angka akurasi.

Hasil pengujian terpisah dari lini hanya berlaku untuk kondisi pengujian tersebut. Selama pembangunan dan pengujian, kami menemukan faktor-faktor yang perlu disepakati sebelum pemasangan ke lini produksi, sebagai berikut.

• Rel konveyor yang sebenarnya berbeda dari desain yang direncanakan, baik material rel yang memantulkan cahaya maupun pelat penutup yang menghalangi sudut kamera
• Ada jenis cacat di luar lingkup pekerjaan yang ditambahkan, seperti noda tinta, bekas terbakar, tutup sobek, bekas pisau cutter, dan bintik hitam
• Kesepakatan mengenai kriteria penerimaan belum jelas
• Hasil pengujian terpisah dari lini perlu dikonfirmasi ulang pada rel konveyor sebenarnya di lini produksi

Pelajaran yang kita dapatkan

Pekerjaan ini memberikan prinsip-prinsip berikut untuk pemasangan kamera inspeksi bersama mesin dari produsen lain.

• Desain mesin di sekitar kamera merupakan bagian dari sistem inspeksi. Material rel, pelat penutup, dan posisi pemasangan menentukan pencahayaan sekaligus sudut kamera, sehingga desain-desain ini harus disepakati dengan pembuat mesin sebelum merancang pencahayaan. Dalam pekerjaan ini, rel yang berubah menjadi logam membuat unit pengendali cahaya harus ditambahkan kemudian.
• Daftar cacat harus ditentukan dari sampel benda kerja cacat yang sebenarnya dan ditetapkan final sebelum mesin dibangun. Jenis cacat yang ditambahkan setelah mesin dibangun mengubah pencahayaan sekaligus program inspeksi.
• Kriteria penerimaan harus menyebutkan dengan jelas jenis cacat, metode pengujian, dan kondisi lokasi yang digunakan untuk pengujian. Semua pihak harus memiliki pemahaman yang sama sebelum pembangunan dimulai, dan kriteria tersebut harus mencakup pengujian pada rel konveyor yang sebenarnya. Hasil pengujian terpisah dari lini belum menunjukkan perilaku mesin di bawah pencahayaan dan getaran di lokasi.

Bagaimana menerapkan pendekatan ini pada lini produksi Anda

Jika lini Anda memproduksi tutup atau komponen plastik kecil yang bergerak berurutan di atas konveyor dan perlu memisahkan benda kerja cacat dari lini, Anda dapat menggunakan pendekatan yang sama dengan kasus ini, yaitu memisahkan kamera sesuai titik inspeksi, menentukan hasil dengan program pengolahan citra, lalu memisahkan dengan udara. Yang perlu disesuaikan adalah pencahayaan, sudut kamera, dan daftar cacat, sesuai benda kerja dan rel Anda.

• Siapkan sampel benda kerja cacat yang sebenarnya untuk setiap jenis cacat yang ingin dipisahkan, sejak tahap desain
• Tulis kriteria penerimaan dengan jelas, sebutkan jenis cacat, ukuran terkecil yang harus terlihat, kecepatan lini yang harus didukung, dan kondisi lokasi yang digunakan untuk pengujian, lalu pastikan semua pihak memiliki pemahaman yang sama sebelum pembangunan dimulai
• Rencanakan pengujian pada konveyor sebenarnya di lini produksi, agar hasil pengujian sesuai dengan kondisi cahaya dan getaran di lokasi