Система за визуално погрешно-устойчиво контролиране в края на производствената линия за сглобяване на двигатели и трансмисии: автоматично разпознаване на липсващи и неправилно монтирани компоненти

Общ преглед

Липсващите или неправилно монтирани компоненти са сред най-трудните за ръчно разпознаване дефекти при сглобяване в края на автомобилна производствена линия.

За дизелови двигатели, бензинови двигатели, трансмисии и други автомобилни сглобки система за визуално погрешно-устойчиво контролиране в края на производствената линия може автоматично да проверява критични компоненти като болтове, серпантинни ремъци, табелки, сертификати, вентилатори и филтри .

Чрез комбиниране на верижно-плочеста транспортираща система, промишлени камери, роботизирана инспекция, четене на кодове и потвърждение въз основа на изображения системата осигурява онлайн контролен пункт по качество преди завършената сглобка да напусне производствената линия.

Описаната система поддържа производствен такт от 70 секунди и публично посочена точност от 99 % , с възможност за запазване на изображения, проследимост и анализ на данни за липсващи или неправилни сглобявания.

1. Защо липсващото или неправилното сглобяване е критичен риск в края на производствената линия

Дефектите при сглобяване се различават от обичайните размерни дефекти.

Размерното отклонение често може да се установи с помощта на калибър или измервателна система. При грешките при сглобяване обаче може да се наложи проверка дали компонентът всъщност присъства, правилно ли е позициониран или правилно ли е конфигуриран.

На производствена линия за сглобяване на двигатели или скоростни кутии операторите може да трябва да потвърдят:

• Дали болтовете са монтирани
• Дали серпентинният ремък е инсталиран правилно
• Дали табелката с данни е налична
• Дали сертификатът е прикачен
• Дали вентилаторът е инсталиран
• Дали филтърът е инсталиран
• Дали другите специфични компоненти са налични и правилно позиционирани

Когато тактът на производството е кратък, а броят на компонентите е голям, пълното разчитане на ръчна визуална инспекция създава значителна повтаряща се товарна работа по инспекция.

Защо е важна инспекцията в края на линията

Ако липсващ или неправилно инсталиран компонент не бъде установен преди завършване на сглобяването, проблемът може да стане очевиден едва по-нататък — по време на последващо сглобяване, изпитания на превозното средство или в полево обслужване.

Автоматизираната инспекционна станция в края на линията осигурява окончателна точка за потвърждение:

Сглобяване → Визуална инспекция → Резултат ОК / НЕОК → Проследяемост → Пускане в експлоатация или преобработка

Целта не е просто да се заместят операторите. Вместо това системата осигурява последователна автоматизирана проверка на дефинирани инспекционни елементи и създава запис за състоянието на сглобката в края на производствения процес.

2. Конфигурация на оборудването: верижно-плочест транспортьор + роботизирана визуална инспекция

Описаната система за крайна инспекция използва верижно-плочест транспортьор и роботизирана визуална инспекция .

В зависимост от конструкцията на сглобката и разпределението на инспекционните точки системата може да използва един или няколко робота.

Верижно-плочест транспортьор

Верижно-плочестият транспортьор пренася сглобката на двигател или скоростна кутия през инспекционната станция.

Транспортната система осигурява дефинирана инспекционна позиция и интегрира инспекционния процес в производствената линия.

Роботизирана камера за инспекция

Роботите пренасят или позиционират инспекционните камери около сглобяването.

Това е важно, защото автомобилните трансмисии имат сложни триизмерни геометрии. Точките за инспекция могат да бъдат разпределени по:

• Горните повърхности
• Странните повърхности
• Предните и задните области
• Крайните лица
• Вдлъбнатите области
• Други места, специфични за компонентите

Роботизираната конфигурация позволява на инспекционната система да достига различни позиции за наблюдение, без да се изисква голям брой постоянно монтирани камери.

3. Какво може да инспектира системата?

Системата може да бъде конфигурирана така, че да открива липсващи или неправилно инсталирани компоненти според изискванията на клиента за инспекция.

Типичните обекти за инспекция включват:

Сглобяеми

Системата може да проверява дали в посочените позиции на болтовете са монтирани очакваните компоненти.

Дали инспекцията трябва да определи само присъствие или също така да оцени позицията на затягане, ориентацията или други характеристики трябва да се дефинира по време на специфицирането на проекта.

Зъбчати ремъци

За двигатели, оборудвани със зъбчати ремъци, машинното зрение може да проверява дали ремъкът е наличен и дали видимото му разположение съответства на дефинираното условие за инспекция.

Табелки и сертификати

Системата може да проверява наличието и местоположението на компоненти, свързани с идентификацията.

Функциите за четене на кодове също могат да бъдат интегрирани, когато е необходимо идентифициране или проследяване на продукта.

Вентилатори и филтри

Зрителната система може да проверява наличието и видимото състояние на монтажа на определени компоненти.

Фактическите критерии за инспекция зависят от геометрията на компонента и от това дали съответната характеристика остава видима след монтажа.

4. Отвъд OK/NG: четене на кодове и проследяване чрез изображения

Една от важните характеристики на зрителна система за крайна линия е, че прави повече от просто издаване на резултат OK или NG.

Описаната система може да интегрира:

• Четене на кодове
• Инспекция чрез машинно виждане
• Снимане на обща снимка на сглобката
• Ръчна повторна проверка
• Следяемост
• Липсваща или неправилна анализа на данните за сглобяване

Обща запазваемост на изображението

Пълното изображение на сглобката може да се запази като част от записа за инспекция.

Това осигурява важна функция за проследимост.

Ако по-късно в по-долния поток на сглобяване или след доставка се идентифицира проблем с качеството, производителят може да извлече записаното изображение и да провери състоянието на сглобката в момента, когато е напуснала производствената линия.

Това може да помогне да се определи дали състоянието вече е било видимо при крайната инспекция на линията или дали е възникнало по време на последващ процес.

5. Технически спецификации

Следните спецификации са базирани на публично достъпна информация за продукта относно описаната персонализирана система.

Артикул	Спецификация
Вид на оборудването	Конвейер с верижни плочи + инспекция чрез роботизирано зрение
Заявка	Търговски превозни средства, леки автомобили и приложения, свързани с нови енергийни превозни средства
Работни части	Сглобени дизелови двигатели, сглобени бензинови двигатели, сглобени трансмисии
Размери на оборудването	Приблизително 11,23 × 5,04 × 3,14 м
Конфигурация	Един робот или няколко робота
Такт на производството	70 секунди, настройваемо според работната част
Официално определена точност	99%
Индустриална камера	20 MP
Осветление	Голям източник на висока яркост + лентови светлини с висока яркост
Опции за роботи	FANUC, ABB, KUKA, Yaskawa, SIASUN, ELITE и други
Система за управление	Siemens, Mitsubishi, Advantech индустриален компютър
Функции за инспекция	Четене на кодове, инспекция на компоненти, заснемане на цялостно изображение, ръчна повторна инспекция, проследимост и анализ на данни
Конструкция на оборудването	Персонализирано / нестандартно

Фактическите конфигурации на камерите, осветлението, роботите и софтуера трябва да се избират според конструкцията на сглобяването и изискванията за инспекция.

6. Основни съображения при избора

6.1 Дефиниране на всеки елемент за инспекция преди проектирането на системата

„Проверка дали болтът е монтиран“ и „проверка дали болтът е правилно затегнат“ са две различни изисквания за инспекция.

По същия начин:

• Присъства ли ремъкът?
• Ремъкът ли е правилно насочен?
• Присъства ли табелката?
• Четим ли е идентификационният код?
• Има ли свързана тръба?
• Тръбата ли е свързана в правилната посока?

Тези изисквания могат да изискват различни методи за визуализация и логика за инспекция.

Следователно първата стъпка трябва да е създаването на пълен списък на елементите за инспекция и дефинирането на критериите за приемане за всеки елемент.

6.2 Броят на роботите зависи от разпределението на точките за инспекция

Пълна двигателна или трансмисионна сглобка има точки за инспекция, разпределени по множество повърхности.

Един робот може да е достатъчен за някои конфигурации, докато при други случаи са необходими няколко робота, когато:

• Точките за инспекция са широко разпределени
• Изискват се няколко ъгъла за преглед
• Някои области са трудни за достигане
• Тактът на производството е тесен
• Изисква се паралелно придобиване на изображения

Броят на роботите следователно трябва да се определи от действителната карта на точките за инспекция, а не просто от общия размер на работната част.

6.3 Изискванията за съхранение на изображенията трябва да бъдат дефинирани рано

Задържането на изображения от цялостната сглобка може да осигури ценна проследимост, но също така поражда изисквания за съхранение на данни.

Преди пускането в експлоатация проектът трябва да дефинира:

• Кои изображения трябва да се задържат
• Разрешителност на изображението
• Формат на файл
• Период на съхранение
• Броят на сглобките, произведени на ден
• Капацитет за съхранение
• Метод за извличане на данни

Тези изисквания е най-добре да се включат в техническата спецификация преди доставката на оборудването.

6.4 Публичните спецификации за точност трябва да бъдат проверени срещу реални проби

Публикуваната в системата спецификация посочва точност от 99%.

Тази стойност трябва да се разбира като публикувана спецификация на продуктно ниво, а не като универсална гаранция за всяко приложение за инспекция.

Фактическата производителност зависи от фактори като:

• Видимост на компонентите
• Разрешаване на камерата
• Осветление
• Състояние на повърхността
• Закриване
• Вариации в продукта
• Алгоритъм за инспекция
• Качество на пробата
• Определени критерии за приемане

Затова за проверки с критично значение за безопасността или с високи последици критериите за приемане трябва да се определят и валидират отделно, като се използват представителни производствени проби.

7. Какво става, когато системата не може да вземе ясно решение?

Никоя система за машинно виждане не бива да се проектира въз основа на предположението, че всяко изображение винаги ще е перфектно класифицируемо.

В реални производствени среди компонентите може да са частично блокирани, осветлението може да варира, повърхностите може да отразяват светлина или функционална характеристика за проверка може просто да не е видима под достъпния ъгъл.

Практическа система може да включва ръчен процес на повторна проверка за определени неясни или несъответстващи случаи.

Работният поток може да е следният:

Автоматична проверка → Явно ОК → Пускане

Автоматична инспекция → Ясно негодно → Повторна обработка / Отхвърляне

Автоматична инспекция → Неопределена резултатна стойност → Ръчна повторна инспекция

Този подход позволява автоматизацията да се справя с повтарящите се инспекции, като същевременно запазва контролиран метод за изключителните случаи.

8. Производство на множество модели и смяна на продукти

Автомобилните заводи често произвеждат множество модели двигатели или трансмисии на една и съща производствена линия.

Визуална система в края на линията може да интегрира четене на кодове и превключване на програми за продукти, така че подходящата програма за инспекция да се избира според идентифицирания модел.

Типичният процес е:

Идентификация на продукта → Избор на програма → Избор на траектория на робота → Инспекция, специфична за модела → Регистриране на резултата

Обаче различните модели могат да имат значителни разлики по отношение на:

• Общо размери
• Разположението на компонентите
• Точки за инспекция
• Позиции на камерата
• Траекториите на робота
• Критерии за приемане

Следователно, пълният списък с продукти трябва да бъде оценен преди потвърждаване на съвместимостта с множество модели.

9. Възможности за визуална инспекция в Big Bird Industrial / CN ISEE

Big Bird Industrial, преди това Harbin Shimada Big Bird Industrial, предлага интегрирани промишлени решения за почистване и машинно виждане за автомобилната и прецизната производствена индустрия.

Неговият специализиран бизнес в областта на машинното виждане, CN ISEE , обхваща шест основни области на приложение:

• Orient See — инспекция на размери и геометрия
• Surface See — инспекция на повърхностни дефекти
• Сглобяване – виж — инспекция на сглобяването и предотвратяване на грешки
• Вътрешно – виж — инспекция на вътрешни отвори и вътрешни стени
• Боя – виж — инспекция на дефекти по повърхността на боята
• Алгоритъм и софтуерна платформа — софтуерни и алгоритмични решения за машинно виждане

Пазарът Сглобяване – виж серията е насочена към верификация на сглобяването и предотвратяване на грешки, включително крайна инспекция на двигатели, скоростни кутии и други автомобилни сглобки.

В зависимост от проекта системата може да комбинира машинно виждане, четене на кодове, роботизирана инспекция, запазване на изображения, ръчна повторна инспекция и функции за проследимост.

10. Често задавани въпроси

В: Какво се случва, когато публикуваната точност е 99 %? А какво става с останалите случаи?

Публикуваната цифра от 99 % не трябва да се интерпретира като означаваща, че при всички възможни условия за инспекция ще бъде постигнат точно същият резултат.

Неопределени случаи могат да възникнат поради засенчване, осветителни условия, вариации в компонентите или особености, които не са достатъчно видими.

Практическа система следователно може да включва ръчна повторна инспекция за предварително определени неопределени случаи, докато събраните проби могат да се използват за подобряване на параметрите и алгоритмите за инспекция.

В: Защо са необходими няколко робота?

Автомобилните сглобки са триизмерни, а точките за инспекция могат да бъдат разпределени в няколко посоки.

Няколко робота могат да разпределят работната нагрузка при инспекцията според зоната за наблюдение или групата за инспекция, което може да помогне за намаляване на пътя, изминаван от роботите, и поддържане на по-постоянни условия за снимане.

Окончателната конфигурация на роботите трябва да се определи въз основа на разпределението на точките за инспекция и необходимото производствено такт-време.

В: Каква е практическата стойност от запазването на обща снимка на сглобяването?

Общата снимка предоставя оригинален визуален запис за състоянието на сглобяването в точката за крайна инспекция.

Ако по-късно бъде установен проблем с качеството, производителят може да извлече съответния запис и да прегледа състоянието на сглобяването по време на инспекцията.

Това подпомага проследимостта, анализа на качеството и подобрението на процесите.

В: Може ли системата да инспектира различни модели двигатели?

Да, системата може да бъде проектирана за идентификация на продукти и превключване между програми за различни модели.

Все пак реалната съвместимост зависи от разликите в размерите на сглобяването, разположението на компонентите, изискванията за инспекция и траекториите на робота.

Затова по време на проектирането на системата трябва да се предостави пълен списък с моделите двигатели и трансмисии, за да могат да бъдат оценени необходимите програми за инспекция и конфигурациите на робота.

Заключение

Системата за визуална poka-yoke в крайната точка осигурява автоматизиран контролен пункт за качество при сложни автомобилни сглобки.

За двигателите и скоростните кутии системата може да комбинира:

Четене на кодове + Роботизирано виждане + Потвърждаване на компонентите + Запазване на цялостно изображение + Ръчна повторна инспекция + Проследяемост

Ключът към успешна система не е просто изборът на високоразделителна камера. Изискванията за инспекция първо трябва да се превърнат в ясно дефинирани елементи за инспекция, критерии за приемане, позиции на камерите, траектории на роботите, условия на осветление и изисквания за запазване на данни .

С подходяща конфигурация автоматизираната инспекция чрез компютърно виждане може да осигури последен проверочен етап с постоянство преди двигател или скоростна кутия да напуснат производствената линия.

Big Bird Industrial / CN ISEE може да разработва персонализирани машинни системи за визуална инспекция и грешкоустойчиво сглобяване в крайната фаза според структурата на детайлите, елементите за инспекция, вариациите на продуктите и такта на производството.