高速块体缩颈检测及精确直径测量

克雷格·吉尔伍德先生，马克斯·丰迪加先生
Taymer International Inc.，加拿大安大略省万锦市，+1-905-479-2614

抽象

泰默的 肿块和颈缩（ZT）检测系统 精确直径测量工具使制造商能够在高速生产环境中检测和记录产品直径。它适用于高速应用，例如拉丝塔上的光纤电缆生产和拉丝生产线。由于这些生产线的线速度极高，以往的检测技术难以提供足够的直径测量精度以及缺陷检测，例如结块和缩颈。ZT 系统能够以高达 3000 米/分钟的速度，沿产品长度的 100% 进行直径测量和直径缺陷检测。该系统还能保存所有缺陷的图像，方便操作人员和工程师进行缺陷验证。这项技术提高了产品质量，使制造商能够防止缺陷产品流入客户手中。

介绍

互联网流量和网速的不断增长导致光纤电缆的需求急剧上升。为了满足这一需求，制造商必须不断提高光纤的产量。直径是光纤的关键参数，即使是微小的偏差也会导致结构故障和/或信号丢失。因此，需要持续测量直径并检测直径缺陷。然而，拉丝塔的高速生产——每分钟可达数千米——对大多数现有检测技术构成了挑战，亟需创新。

拉丝工艺用于生产各种用途的金属丝，包括钢筋、弹簧、回形针，以及最重要的电线。该行业也正蓬勃发展，需求量与日俱增，因此需要对金属丝进行直径检验，以确保其符合所需的规格。拉丝工艺的拉丝速度可以达到甚至超过拉丝塔的速度——最高可达每分钟数千米。

Taymer 的 ZT 技术是唯一专为高速应用而设计的，用于测量和记录直径缺陷图像的系统。它能够以高达 3000 米/分钟的速度检测小至 1 微米的直径缺陷，并在此速度下扫描产品长度的 100%。该系统还能保存所有检测到的缺陷的实际图像，使工程师或操作员能够查看所有缺陷，并通过了解和找出缺陷原因来提高产品质量。

除了缺陷图像外，整批产品的直径测量数据以及所有直径缺陷信息都会被保存到数据库中。缺陷信息包括缺陷尺寸和在产品上的位置。这使得操作人员能够在生产完成后快速定位缺陷。

因此，ZT系统能够防止缺陷产品流入客户手中，并随着时间的推移不断提升产品质量，从而带来短期和长期的双重效益。它还可以轻松集成到现有生产线或新建生产线中。灯具的使用寿命可超过50,000小时，并且是唯一的易损件。

当前印刷检测技术及其局限性

激光检测仪

激光测径仪是检测圆形产品直径缺陷最常用的方法。这些机器采用激光/阴影技术，能够非常精确地测量直径，并对凸起和/或缩颈进行分类。然而，缺陷报告后，除了在复卷线上，没有其他方法可以验证缺陷。这可能导致灰尘或水滴（例如）造成的误报，从而造成不必要的报废或返工。此外，大多数激光测径仪的扫描速度较低，当产品以高速生产线移动时，许多小型和中型缺陷可能无法被检测到。激光测径仪在测量透明材料的直径时也可能存在困难。

以往的视觉系统

前几代基于视觉的直径测量系统弥补了激光测径仪的一些不足。它们能够保存缺陷图像，从而减少未纠正的误判缺陷，防止报废和返工。然而，由于处理能力和分辨率的限制，它们在高速精确测量直径方面也面临着类似的难题。

机器视觉检测系统

光学机械设计

ZT系统采用高强度LED背光，打造清晰的产品边缘。一台垂直于产品方向的高速摄像机以高达3000米/分钟的速度持续拍摄产品整个宽度的图像。

特制的光学镜头确保产品在相机视野范围内不会发生尺寸变化。产品可能产生的震动则通过图像处理软件进行校正，从而稳定拍摄的图像。

为确保图像一致性并防止环境光影响操作，ZT 系统包含一个用于照明和摄像机的外壳。

图像采集完成后，使用先进的算法处理图像，测量直径，并扫描直径缺陷，如肿块、颈缩和直径变化。

如果ZT系统检测到缺陷，系统将发出警报通知操作员，并保存错误报告以及缺陷的实际图像。缺陷也会显示在屏幕上，供操作员确认或拒绝。

提高质量保证

适用于任何高速应用

Taymer的高速直径测量系统采用机器视觉技术，适用于扫描各种圆形产品的直径缺陷，包括裸线、光纤、管道、管材、护套线等。凭借其独特的扫描算法和专用光学硬件，它是目前最彻底的直径缺陷检测方法。该直径测量技术目前可实现1微米的精确测量精度。

降低缺陷发生频率

该系统可为操作员提供当前产品图像、最新直径缺陷信息以及当前电缆直径。这种持续的实时信息流（尤其是故障数据）使操作员能够找出直径缺陷的原因。通过识别缺陷发生的时间和方式，技术人员可以了解缺陷的根本原因并减少其发生。

质量保证

ZT系统将持续监测产品的直径。测量数据和缺陷信息将被记录下来，以供后续分析。诸如凸起和缩颈等直径缺陷的图像会被拍摄并保存到硬盘中，用于质量报告。ZT系统的显示屏使工程和生产主管能够轻松检查潜在缺陷，而无需查看实际产品上的缺陷，从而节省大量时间。缺陷图像及其位置信息会被保存，使操作人员能够在进行进一步加工或产品现场出现故障之前快速查找并消除缺陷。

限制

ZT系统存在一些局限性。

• 如今的生产线都在最大限度地利用空间，因此在线安装额外的设备可能会成为一个问题。ZT 能够调整其支架和相机箱，以充分利用可用空间，甚至可以采用不同的安装方向，从而提供更大的灵活性。
• 当系统摄像头对准产品表面时，水滴、油脂或灰尘颗粒会影响产品的几何形状，进而影响直径测量。通常，用压缩空气擦拭即可解决这个问题。或者，也可以降低系统灵敏度，但这可能会导致一些较小的缺陷漏过过滤器。

测试结果

ZT系统已在全球众多高速生产区域（例如拉丝塔）进行过测试。以下图片展示的是生产线上实际存在的缺陷，生产速度从每分钟几百米到几千米不等。

图 1 显示了 ZT 系统保存的缺陷图像与同一缺陷的显微镜图像的对比。
图 2 显示了一个直径缺陷的示例图像。