بخشی از مقاله
چکیده
کنترل کیفیت به عنوان یکی از مراحل تولید از اهمیت ویژهای برخوردار میباشد. برای کنترل کیفیت چرخدندهها، روشهای مختلفی وجود دارد که استفاده از دستگاه اندازه گیری مختصات، کولیس مخصوص اندازهگیری دندانه چرخدنده، اندازهگیری به کمک پین مخصوص و مقایسهگر نوری نمونهای از این روشها میباشند. تمامی این روشها وقت گیر و بعضا پر هزینه و کنترل کیفیت تمامی قطعات تولید شده با این روشها مقرون به صرفه نیست. این تحقیق در راستای کاهش زمان لازم برای کنترل کیفیت چرخدندهها و امکانپذیر کردن اتوماسیون فرآیند کنترل کیفیت چرخدنده و دستیابی به هدف تولید بدون عیب، به کنترل کیفیت چرخدنده ها با استفاده از پردازش تصویر پرداخته است.
معیار بهکار رفته برای کنترل کیفیت چرخدنده در روشهای تماسی کنترل کیفیت چرخدنده، اندازهگیری قطر خارجی، قطر دایره پا، قطر داخلی و قطر دایره گام آن است. در تحقیق حاضر الگوریتم پردازش تصویر مناسبی برای اندازهگیری تمامی پارامترهای چرخدنده در دو زبان سی شارپ و متلب پیاده سازی شده است. اندازهگیریهای انجام شده توسط الگوریتم های پیشنهادی با اندازههای واقعی مقایسه گردید. نتایج بدست آمده نشان دهنده سرعت بالا، دقت نسبی و در نتیجه کارایی این روش در کنترل کیفیت چرخدنده و امکان اتوماسیون کردن کیفیت چرخدنده می باشد.
مقدمه
امروزه استفاده از پردازش تصویر توسعه بسیار زیادی پیدا کرده به گونه ای که کمتر زمینه ای را می توان پیدا کرد که تحقیقاتی در آن زمینه توسط پردازش تصویر صورت نگرفته باشد از مصارف کشاورزی گرفته تا مصارف بسیار پیشرفته پزشکی و نظامی و در هر زمینه توانسته تحول شگرفی را با کمترین هزینه ممکن به جا گذاشته است. لازم به ذکر است که از چند ده سال پیش تحقیقاتی در این زمینه صورت گرفته ولی آنچه را که تحقیقات کنونی را از تحقیقات پیشین متمایز کرده پیشرفت های تکنولوژیکی در زمینه سنسورهای دیجتال تصویر گیری و علوم رایانه ای می باشد که توانسته مشکلات پیشروی این سیستم را از از میان بردارد.
با مکانیزه شدن روزبهروز تولید محصولات و افزایش حجم تولیدات و در نتیجه لزوم کاهش زمان و هزینه کنترل کیفیت، استفاده از روشهای کنترل کیفیت غیر تماسی و غیر مخرب که امکان کنترل تمامی قطعات را فراهم می کند بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است که این امر لزوم بکار گیری روشهای کنترل کیفیت به کمک پردازش تصویر را به دلیل منحصر به فرد بودن آن نمایان می سازد.
کنترل کیفیت چرخدنده به کمک ماشین بینایی بر مبنای اندازهگیری پهنای دندانه در دایره گام توسط دکتر خلیل خلیلی و همکاران در سال 1385 مورد بررسی قرار گرفت که هدف از این کار پیاده سازی سیستم کنترل کیفیت ابعاد چرخدنده با استفاده از بینایی ماشین بوده است که علیرغم استفاده از امکانات معمولی نتایج به دست آمده حاکی از خطای حداکثر 0/37 میلی متر می باشد که نشان دهنده دقت نسبتا خوب این روش است. همچنین زمان بسیار کم اجرای این برنامه و توانایی اتوماتیک کردن، رسیدن به هدف کنترل تمامی قطعات تولیدی و تولید بدون عیب را برای تولید کننده ممکن می سازد.
فرناندز و همکاران در سال 1993 یک سیستم تشخیص پیوسته برای آلومینیم ریخته گری شده پیشنهاد دادند، که تا حدود 15 نوع مختلف از عیوب را می توانست تشخیص و طبقه بندی کند. واسکوتو در سال 1996 یک سیستم شناسایی عیوب سطحی پر سرعت برای نوارهای فولادی پیشنهاد داده است. عیوب با اندازه کمتر از یک میلیمتر در عرض نوار متحرک 1300 میلیمتر و در سرعت حداکثری 4 متر بر ثانیه تشخیص داده می شود. تشخیص این سیستم بر مبنای وضعیت ناحیه روشن و تاریک می باشد.
استفانی و همکاران در سال 1999یک روش بازرسی صنعتی برای بررسی محصولات استوانه ایی که به طور متوالی از قالب در می آیند ارائه دادند، که به طور موثر عیوب را در سرعت های بیشتر از 10 متر بر ثانیه تشخیص می دهد. پرنکوف و همکاران در سال 2002 روشی را برای تشخیص ماشینی با دقت زیاد سطوحی از قبیل یاتاقان نورد پیشنهاد دادند.
اوکاوا در سال 1984 یک روش برای تشخیص دو نوع عیب مهم شکاف و تیغه را در فلز ریخته گری شده پیشنهاد داد. در این روش از خصوصیات هیستوگرام برای تشخیص عیوب استفاده شده است. پیرونن در سال 1990 در مطالعه دیگر توسط یک سیستم بررسی بینایی برای سطوح فلزی نورد را توسعه بخشید. آنها با استفاده از عملیات شکل شناسی بخش های معیوب را شناسایی کردند. ناصر محمدیها در سال 1385 طول و عرض و ضخامت شمشهای فولادی را در حالت ریختگری اندازه گیری کرد که در این پروژه سیستمی را برای اندازهگیری ابعاد هندسی و نقصهای ابعادی شمشهای فولادی ارائه دادند.
برای اندارهگیری عرض، ارتفاع و طول شمش در کنار اندازهگیری خمیدگی، لوزیشدگی و پیچش شمش از سیستم ماشین بینایی استفاده میکردند که از یک دوربین رنگی، کامپیوتر صنعتی IPC و سایر تجهیزات جانبی مثل لنز ,کابل شبکه و محفظه دوربین تشکیل شده است. تصاویر یکنمایی برداشته شده مورد آنالیز قرار میگیرند و با تکنیکهای پردازش تصویر اضلاع شمش در آنها پیدا می شوند. برای این منظور ابتدا کیفیت تصویر بهبود یافته وسپس نسبت به یک مرجع ثابتی ثبت می شود سپس مقدار حرکت شمش در بین دو تصویر متوالی محاسبه میشود. در ادامه تصویر بخشبندی شده و اضلاع تقریبی شمش از روی مشخصات کلی شمش پیدا می شوند.
هدف از تحقیق
هدف از کار حاضر پیاده سازی سیستم کنترل کیفیت ابعاد چرخ دنده با استفاده از ماشین بینایی بوده و علی رغم استفاده از امکانات معمولی نتایج بدست آمده حاکی از خطای نا چیز در حدود 0/1 میلیمتر است که نشان دهنده دقت خوب این روش میباشد. همچنین زمان بسیار کم اجرای این برنامه و توانایی اتوماتیک کردن، رسیدن به هدف کنترل کیفیت تمامی قطعات تولیدی، تولید بدون عیب را برای تولید کننده با صرف کمترین هزینه و وقت ممکن می سازد. همانطور که استحضار دارید کنترل کیفیت به عنوان یکی از مراحل تولید از اهمیت ویژهای برخوردار میباشد.
برای کنترل کیفیت چرخدندهها، روشهای مختلفی وجود دارد که مهمترین آنها عبارتند از دستگاه اندازه گیری مختصات1 ، کولیس مخصوص اندازهگیری دندانه چرخدنده، اندازهگیری به کمک پین مخصوص و مقایسهگر نوری. تمامی روشهای ذکر شده وقت گیر و بعضا پر هزینه بوده و کنترل کیفیت تمامی قطعات تولید شده با روشهای فوق مقرون به صرفه نیست. این تحقیق در راستای کاهش زمان لازم برای کنترل کیفیت چرخدندهها و امکان اتوماسیون کردن فرآیند کنترل کیفیت چرخدنده و دستیابی به هدف تولید بدون عیب، با کنترل کیفیت چرخدنده ها به کمک پردازش تصویر پرداخته است.
معیار بهکار رفته برای کنترل کیفیت چرخدنده در روشهای تماسی کنترل کیفیت چرخدنده، اندازهگیری قطر خارجی، قطر دایره پا، قطر داخلی و قطر دایره گام آن بوده است. در تحقیق حاضر الگوریتمهایی برای اندازهگیری تمامی پارامترهای چرخدنده به دو زبان سی شارپ و متلب تدوین شده است. اندازهگیریهای انجام شده توسط الگوریتم های تدوینی با اندازههای واقعی مقایسه می شود و نتایج قابل قبولی به دست آمد. نتایج بدست آمده نشان دهنده کارایی خوب این روش در کنترل کیفیت چرخدنده و امکان اتوماسیون کردن کنترل کیفیت چرخدنده می باشد.
مقایسه تحقیقات انجام شده و تحقیق حاضر
در تحیق حاضر بر خلاف تحقیقات گذشته کلیه پارامترهای مهم تولید مد نظر گرفته شد تا کنترل بهتری روی فرایند تولید انجام گیرد. در تحقیقات گذشته فقط یکی از پارامترها مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج بدست آمده دارای درصد خطای بیشتر میباشد ولی در این تحقیق از روشهای پردازش تصویر نوین و از دوزبان متلب و سی شارپ استفاده شد. همچنین کلیه تصاویر در هردو نرم افزار پردازش گردید.
