고급 3D 레이저 스캐닝으로 금속 표면 도장 결함 검출

2024년 2월 20일

3D 레이저 스캐닝을 이용한 금속 표면 도장 결함 분석

• 작성자: Brian McMorris
• 주제: 코봇 리피니싱
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Brian McMorris

Futura Automation, LLC 사장

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미국 중서부의 한 제조업체는 롤업 도어를 생산하며 사전 압출된 금속 스트립(슬랫)을 구매해 조립 전 전처리와 도장을 합니다. 이 제조업체는 품질 문제로 Futura Automation, LLC의 Don Nedved에게 솔루션을 의뢰했습니다. 도장 공정은 페인트 층과 클리어 코트 마감으로 구성됩니다. 페인트/클리어 코트 공정 후 슬랫을 완제품 도어로 조립하고 사람이 육안으로 도장 결함과 금속 덴트를 검사합니다. #도장결함은 보통 클리어 코트 내 먼지 입자로 육안으로 관찰 가능합니다. 하지만 이렇게 낮은 높이 프로파일의 결함은 사람의 촉감으로도 거의 감지되지 않습니다.

이 미세한 결함은 조립 후에야 발견되므로 이미 완제품 조립에 투입된 자원을 보존하기 위해 결함을 습식 샌딩과 수동 연마로 처리합니다. 놀랍게도 이 공정이 일일 완제품 처리량의 병목입니다. 고객은 도장면을 검사해 A) 결함 슬랫을 조립 공정에서 제거해 자동 재표면 처리하거나, B) 로봇이나 코봇으로 결함 부위를 찾아 샌딩이나 버핑으로 재표면 처리하는 솔루션을 원합니다.

Futura Automation은 레이저 검사 전문가 Jake Haefner와 협력해 도장면의 이상(클리어 코트 내 입자 및 덴트)을 쉽게 찾아 식별하는 솔루션을 설계했습니다. (마감 공정 전 덴트 스캔도 제안되었습니다.) 먼저 도장 부품의 그레이스케일과 높이 이미지입니다. 이 애플리케이션에 #LJX8080과 3D 컨트롤러를 활용할 예정입니다. 이 모델은 12.5미크론(사람 머리카락의 약 1/8) 정확도입니다. 이 애플리케이션에 필요한 모든 도구와 처리 능력은 컨트롤러 내에 포함됩니다. 시스템은 이미지와 데이터 확인용 모니터만 필요합니다.

아래는 결함의 확대 뷰와 결함을 가로지르는 2D 프로파일로, 300미크론 범위(-14.7mm~ -14.4mm)의 컬러 스케일로 폭과 높이 측정치를 보여줍니다.

우리의 결함 툴은 높이 데이터를 캡처해 회색 음영(일반적으로 사람의 이해를 돕기 위해 색상으로 표현)으로 변환해 대비를 식별합니다. 복잡한 기술이지만 본질적으로 툴은 높이 범위(예: 0mm~1mm)를 취해 최저값(0mm)을 음영 '0'(완전 검정), 최고값(1mm)을 음영 '255'(완전 흰색)로 할당합니다. 최저와 최고 높이 사이의 높이 데이터는 음영 '0'과 '255' 사이의 회색 음영으로 할당됩니다. 높이 데이터를 회색 음영으로 변환해 레이저 스캐너는 스크래치, 덴트, 돌기, 이물질 같은 결함을 찾기 위한 특정 대비 변화를 식별할 수 있습니다. 아래는 우리가 시스템에 식별하도록 가르친 결함을 표시한 더하기 기호가 있는 도장 부품 이미지입니다. 세그먼트 크기(결함 크기)와 결함 레벨(결함 깊이)을 조정해 용납 불가능한 결함만 포착할 수 있습니다. 부품의 결함 크기와 수량에 제한도 설정 가능합니다.

아래는 결함의 대비 뷰입니다. 이는 프로파일러가 결함을 식별하고 판단할 때 실제로 보는 것을 나타냅니다.

우리가 스캔한 다양한 결함과 프로파일 뷰 이미지를 몇 개 더 첨부합니다. 귀사의 부품을 스캔해 결함을 찾길 원하시면 Futura Automation이 생산 시스템 개발 전 Proof of Concept을 기꺼이 수행해 드립니다.