选择X光轮胎自动缺陷识别软件的关键成功要素

作者：Micro-Poise测量系统 Shaun M. Immel    来源：Rubber World

欢迎访问e展厅 展厅 5 无损检测仪器展厅 金属探测仪, X射线检测仪, 工业CT, 涂层测厚仪, 探伤仪, 红外热像仪,... 本文旨在通过鉴定自动缺陷识别（ADR）产品评价标准引导读者选择可为轮胎厂家带来最大价值的检测设备。 涉及轮胎X光检测的自动缺陷识别技术通常被简称为ADR。ADR也可以更进一步地理解为具有一种未被注意的能力，该能力令测试系统快速系统地分析一个轮胎的X光图像，识别各种各样的带束层，可预先确认并证明可能超出帘布预期形状的某些物理异常。 随着技术的持续改进，轮胎X光测试机，例如Micro-Poise's VerTiX Plus检测机，能迅速并以数字格式产生非常高清晰度的X光图像。实时ADR应该是能够迅速公平地分析图像并报告结果给轮胎厂，以便轮胎制造商能在高量生产线中筛选出异常的不合格产品。 在实施轮胎X光检测时，轮胎制造成本、生产复杂性及生产能力等方面都加速了ADR的应用需求。传统目视检测X光图像可能未发现潜在的异常物所带来的风险是高的，尤其是在高生产量环境中。ADR能明确且始终如一地识别确认异常物的大小尺寸，并及时向厂商反馈检测结果，从而可改善生产及获得更大收益。一方面减少检测错误能降低保修索赔及成本；另一方面，通过早期的产品缺陷预报也可避免未来产品不良的损失。这也节省了由于废品造成的额外成本。 ADR软件表现性能及其标准的评价 许多用户不熟悉ADR产品，因而对是否将产品最终质量交给一个自动化软件产品来决定总是显得犹豫不决。软件具有提供准确与重复数据的能力，因此用户应首先对软件持信任的态度。有几种可以实施的综合自动检测级别，通过这些级别对比，可帮助用户转变观念。 图1分别列出了这些不同的检测级别。 图中最顶层第一行描述了标准人工X光图像检测流程，人工检查人员通过仔细检查X光图像，然后检查者对轮胎的最终质量作出是否合格的决定。图中的下层最后一行描述了全自动系统的操作流程，通过ADR软件产品对图像进行分析检查识别出所有可能的缺陷，并给予产品做出最终质量决定。对于许多用户来说，要实行这种直接的自动检测可能会引起其极大的不安。图中间的三种情形是描述不同自动化程度的检测流程。每向下实施一种流程，都会给予轮胎生产者对全自动流程增加新的信心。选择任何ADR软件都有能力支持这些至关重要的集成全自动检测的步骤。当然，任何用户都可跳过某一自动化水平的流程，去挑选一种ADR产品以适合用户自身的需要，这是非常好的想法。 除了确定自动化级别的能力外，ADR产品也是可以升级的、允许用户去购置并执行实际需要的软件功能模块。例如，在执行ADR的最初阶段，用户可能仅仅是期望完成标准的缺陷识别任务，而不包括进一步的产品测量能力。然而，事实上这种能力可以在随后需要的时候随时增加。一个差的设计要么全有要么全无ADR产品，该设计不可能配置特别装置去适应想得到的自动化检测水平。 选择一种ADR产品最重要的一步是确认软件的众多鉴定执行标准是属于世界级的。软件产品可提供可靠结果（缺陷识别）的能力，而不会经常产生或误报或漏报的现象，这是非常重要的。期望误报率低于5%，当然，更期望漏报率为零，从而确保避免不合格产品流入市场。 软件还应能与不同类型的X光机兼容，适应各种图像文件格式。这样，软件产品能随时应用在轮胎厂中任一台可能不同的X光检测机中。投资于不需要主件的ADR产品，甚至在可疑的图像质量下也能表现良好，这也是一个好主意。 没有产品是十全十美的，但在选购ADR产品时进行认真的评估是值得的。 一种附加的执行标准是评估ADR软件能较好地处理X光机在周期时间内产生的图像。软件产品的处理时间随有多少缺陷被识别而定，但当设定为全分析时，软件应在X光检测周期内很好地完整分析，呈现出详尽的图像并及时给出质量建议，而不耽搁X光机的检测周期。同样地，要重新设定新的检测处理应少于1分钟，且易于完成操作。 评估ADR软件特征 的确，与ADR产品最实质的关联是确保所有轮胎鉴定区域的实际状况应能通过ADR软件检查并分析出来，包括检出任何相关部位的缺陷。通常需要X光检测的轮胎关键物理区域主要是：胎圈区、胎圈包布区、帘布反包端区、帘布层级区、缓冲层区，这些不同的轮胎区域被分列于图2中。 在胎圈区，应特别关注在该区域中查找任何外来材料（异物），或者识别出脱离胎圈的“野丝”。非常接近胎圈的是帘布反包端区，那里也有可能出现异物，并可能使该区产生其它问题。这些异物可能包括在编织帘层材料时形成的帘层折合，从而导致出现称为“狗耳”的缺陷或者帘层位置欠妥，或者说是轮胎帘层材料边缘存在质量问题。帘层线端应是一致且均衡的。ADR产品应判定出帘层端所呈现的位置是否是一个不可接受的变化水平，或者是否任何一种帘层线延伸太远，抑或是离其相邻帘线不足够远而显示为“野线”。在胎圈与帘布反包端区之间是胎圈包布区，胎圈包布边的质量与布置也应为ADR软件所检测。与帘布层线端非常类似，胎圈包布线端也应是一致且均衡的。在轮胎的许多区域，异物也应被检测出来。 有许多缺陷可能存在于图像中的帘布层区域。帘布层线应显示整齐且间隔均衡。一种完全缺失的帘布层线和严重背离直线的线型（有时指的是“S型线”）应被ADR软件自动检出。此外，在自动X光检测中发现任何与其它几条线交叉的线（有时称为“野线”）或者发现某些与其相邻线交换位置的线（有时称为“交叉线”）是关键的。如同轮胎众多别的区域一样，异物，可显出许多明显的大小形状，也应在这非常大的图像区域中被检测出来。在这区域中一种非常有用的检测工具值得提及，与由于局部材料缺乏而呈现出的变化对照，具有一种能力去检测大图像。这些类型的缺陷可能由大的帘层间气泡截留于胎体或橡胶延伸组分中出现的大空隙。无论如何，能区分出这些大的局部差异变化并报告它们的存在都是非常有用的。 分析X光图像最复杂的区域包括轮胎的缓冲层（或带束层）区，该区显示在图2的中部。世界级ADR软件产品有能力分拆X光图像中若干个带束层，并分别分析每一层的缺陷。一个典型的全钢子午线轮胎含有4层钢丝帘线组成的带束层，每一层都需经过分析。与本文前述（如线端，野线等）一样，带束层边缘缺陷也应被检测，确保没有带束层折叠在另一层之上，或者确保避免出现某一层缺失。带束层包覆出现的任何蛇型或沙漏型也应被；软件检出并提醒轮胎厂对此引起关注。当然，在这一区域的图像中，异物也应引起关注。 轮胎X光图像ADR分析的新范围是在基础产品上增加众多工具。以往，ADR软件仅仅指出图像中存在的某些反常，例如缺陷。这是一个通过分析工具来决定产品是弃或留。而现在随着技术进步，ADR软件产品增加了能测量轮胎别的质量相关问题的能力。例如，贯穿整个图像来分析测量边缘质量或帘线空间/密度，并指出这个测量结果以及判断该空间/密度是否超出一个允许的质量限度，这对轮胎厂是至关重要的。这种类型的测量可应用于检测众多轮胎的区域，包括图像中的胎圈区、胎圈包布区、帘布反包端区和缓冲层区。一个量化了的帘线间隔的例子表明在图3中。此外，图像中胎圈区、帘布区和带束层区的线角大小也应被反映出来。有更多精细的测量诸如组分中心，这包括使用硫化胎中心线作参考位置。在这些例子中，通过图像对比，由硫化机模具引起的胎肩区差异确定出硫化胎中心线。这些用于参照测量的类型能指示出潜在的行驶质量问题，也被包括在任何优秀的ADR软件包中。 许多商用ADR产品也声称具有关键测量能力，但并不说明为这些测量而需要校准产品的额外训练适应的时间。为从X光图像中提供有意义的测量数据，产品应能够通过转换器将图像像素转换为物理距离。当被X光照射时，相对于X光图像资料，从轮胎的横断面看，离轮胎内表面的距离并不是恒定的。此外，相对于X光检测表面，离轮胎外表面的距离也不是恒定的。基于这个位置的几何原因，从X光图像一个边缘到另一个边缘，轮胎图像像素转换为物理直线距离是不恒定的。还有，这一变化也依不同轮胎而不同。多数ADR产品需要用户对被测量的每种类型轮胎进行校准，以对这一变化作出补偿，从而在这不同批次中能获得尺寸测量结果。为节省所有这些时间与付出，用户应考虑购买一种不需要广泛的校准水平的ADR产品。为增加测量X光图像检测过程，数据能被收集并可作出预测。反过来，这也为用户提供一种检测与解决生产问题的能力，这种问题甚至是以前无法接受的。 随着当今ADR产品的扩展外延，包括所有这种大测量能力，对于特定用户来说，值得考虑的是最终的ADR特色和软件的用户界面特点。应随同产品提供充足的数据存储容量，以便使结果易于保存下来，供未来分析且用于过程改善。易于使用统计分析以及报告工具也是关键，这里工具是指帮助用户看得见数据。由于ADR产品的主要目标是自动为用户寻找和指出缺陷，一种易于使用的工具是使用预警触发点并对每种缺陷提供评判标准是关键。市场上许多ADR软件产品难于操作且劣于配置适当的预警系统和评判标准。在任何ADR产品评估过程中，用户经验显然是值得关注的。 底线 今天的轮胎制造商生产复杂的轮胎，需要经验丰富的检测去甄别最终产品的整体质量。当使用X光测量法去甄别产品完整性时，一种稳健的自动缺陷识别产品现在被认为是“必须的”。商用ADR产品的能力显得非常多样化，以寻找最稳健的ADR解决方案去满足产品的测试需求。 一种稳健ADR产品应是可配置与可升级的，以测试不同的轮胎类型，并有能力去找出和分析广范围潜在的异常。能发现一整套可能存在的缺陷种类是应该具备的。ADR产品也应证明可精确检出，以便质量机构能更好地利用不足的资源去有效地处理生产中存在的问题。这也导致快速的知识创新，去直接帮助改善生产过程。 快速安装与易于使用也被认为是关键特征。一种ADR产品，包括尺寸测量能力，但不必不间断地校准，例如Micro-Poise's Coll-Tech X-Ray ADR，是简单且令用户满意的易于获得检测结果的产品。 最后，在一个生产环境中，速度是极为重要的。今天的X光机能在少于24秒内显出X光图像。ADR产品应该能够在非常短时间内接收并处理图像，发现存在的异常，以及进行别的数据处理，及时向制造商报告其结果，以确保整个生产过程实现最高效运作。 本文根据2014年2月召开的科隆轮胎技术研讨会讲演稿整理而成。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (1/22/2015)