Systém vizuálního poka-yoke na konci výrobní linky pro montáž motorů a převodovek: automatická detekce chybějících a nesprávně nainstalovaných komponentů

Přehled

Chybějící nebo nesprávně nainstalované komponenty patří mezi nejtěžší montážní vady, které lze ručně identifikovat na konci automobilové výrobní linky.

U dieselových motorů, benzínových motorů, převodovek a dalších automobilových sestav může vizuální systém poka-yoke na konci výrobní linky automaticky kontrolovat kritické součásti, jako jsou šrouby, klínové řemeny, typové štítky, osvědčení, ventilátory a filtry .

Kombinací dopravního pásu s článkovými deskami, průmyslových kamer, robotické kontroly, čtení kódů a ověřování na základě obrazu poskytuje systém online kontrolní bod kvality ještě před tím, než dokončená sestava opustí výrobní linku.

Popisovaný systém podporuje takt výroby 70 sekund a veřejně stanovenou přesnost 99 % , včetně ukládání obrazů, sledovatelnosti a analýzy dat o chybějících či nesprávně namontovaných součástech.

1. Proč chybějící nebo nesprávná montáž představuje kritické riziko na konci výrobní linky

Defekty montáže se liší od běžných rozměrových vad.

Rozměrovou odchylku lze často identifikovat pomocí měřícího přístroje nebo měřícího systému. Montážní chyby však mohou vyžadovat ověření, zda je součást skutečně přítomna, správně umístěna nebo správně nastavena.

Na montážní lince motorů nebo převodovek mohou operátoři muset potvrdit:

• Zda jsou šrouby nainstalovány
• Zda je klínový řemen nainstalován správně
• Zda je typový štítek přítomen
• Zda je certifikát připevněn
• Zda je ventilátor nainstalován
• Zda je filtr nainstalován
• Zda jsou jiné specifikované součásti přítomny a správně umístěny

Pokud je takt výroby krátký a počet součástí vysoký, úplná spoléhání se na ruční vizuální kontrolu vytváří významnou opakující se zátěž pro kontrolu.

Proč je kontrola na konci výrobní linky důležitá

Pokud chybějící nebo nesprávně nainstalovaná součást není identifikována, než opustí montážní linku, může se problém projevit až při následné montáži, testování vozidla nebo servisní údržbě v terénu.

Automatická kontrolní stanice na konci výrobní linky poskytuje konečný bod ověření:

Montáž → vizuální kontrola → výsledek OK / NE → sledovatelnost → uvolnění k dodání nebo oprava

Cílem není pouze nahradit operátory. Systém spíše poskytuje konzistentní automatickou kontrolu definovaných položek a vytváří záznam o stavu sestavy na konci výroby.

2. Konfigurace zařízení: dopravník s článkovým pásem + robotická vizuální kontrola

Popisovaný systém kontroly na konci výrobní linky využívá dopravník s článkovým pásem a robotickou konfiguraci pro kontrolu .

V závislosti na konstrukci sestavy a rozložení kontrolních bodů může systém využívat buď jednoho robota, nebo více robotů.

Doprava článkovým pásem

Doprovodný řetězový dopravník přepravuje montážní jednotku motoru nebo převodovky skrz kontrolní stanici.

Dopravní systém zajišťuje definovanou polohu pro kontrolu a integruje kontrolní proces do výrobní linky.

Kontrola pomocí robotických kamer

Roboty nesou nebo umisťují kontrolní kamery kolem montážní jednotky.

To je důležité, protože montážní jednotky automobilových pohonných ústrojů mají složité trojrozměrné geometrie. Kontrolní body mohou být rozptýleny napříč:

• Horními plochami
• Bočními plochami
• Předními a zadními oblastmi
• Konečnými plochami
• Zapuštěnými oblastmi
• Jiné umístění specifická pro jednotlivé komponenty

Robotická konfigurace umožňuje inspekčnímu systému dosáhnout různých pozic pro prohlížení bez nutnosti velkého množství trvale pevně nainstalovaných kamer.

3. Co systém dokáže kontrolovat?

Systém lze nakonfigurovat tak, aby detekoval chybějící nebo nesprávně nainstalované komponenty podle požadavků zákazníka na kontrolu.

Typické objekty kontroly zahrnují:

Závěsy

Systém může ověřit, zda určené polohy šroubů obsahují očekávané komponenty.

Zda kontrola musí určovat pouze přítomnost nebo také vyhodnocovat polohu utažení, orientaci či jiné vlastnosti se musí definovat během specifikace projektu.

Klikové řemeny

U motorů vybavených klínovými řemeny může strojové vidění ověřit přítomnost řemene a zda jeho viditelné vedení odpovídá definovanému kontrolnímu stavu.

Typové štítky a certifikáty

Systém může ověřit přítomnost a polohu komponent souvisejících s identifikací.

Funkce čtení kódů lze také integrovat, je-li vyžadována identifikace výrobku nebo jeho sledovatelnost.

Ventilátory a filtry

Systém strojového vidění může ověřit přítomnost a viditelný stav instalace specifikovaných komponent.

Skutečná kontrolní kritéria závisí na geometrii komponenty a na tom, zda relevantní rys zůstane po montáži viditelný.

4. Nad OK/NG: Čtení kódů a obrazová sledovatelnost

Jednou z důležitých vlastností systému strojového vidění na konci výrobní linky je to, že dělá více než pouze vydává výsledek OK nebo NG.

Popsaný systém může integrovat:

• Čtení kódu
• Prohlídka strojového vidění
• Snímání obrazu celkového sestavení
• Ruční opakovaná kontrola
• Sledovatelnost
• Analýza chybějících/nesprávných údajů o sestavení

Uchování celkového obrazu

Obraz celkového sestavení lze uložit jako součást záznamu o kontrole.

Tato funkce poskytuje důležitou možnost trasovatelnosti.

Pokud je kvalitní problém později zjištěn v následných krocích montáže nebo po dodání, může výrobce načíst zaznamenaný obraz a zkontrolovat stav sestavení v okamžiku opuštění výrobní linky.

To může pomoci určit, zda byl daný stav již viditelný při kontrolním měření na konci linky, nebo zda se mohl objevit až v následném procesu.

5. Technické specifikace

Následující specifikace vycházejí z veřejně dostupných informací o produktu pro popsaný přizpůsobený systém.

Položka	Specifikace
Typ zařízení	Doprovodný pás s článkovými deskami + vizuální inspekce pomocí robotického systému
Aplikace	Komerční vozidla, osobní vozidla a aplikace související s vozidly na novou energii
Obrobky	Sestavy dieselových motorů, sestavy zážehových motorů, sestavy převodovek
Rozměry zařízení	Přibližně 11,23 × 5,04 × 3,14 m
Konfigurace	Jeden robot nebo více robotů
Takt výroby	70 sekund, přizpůsobitelné podle obrobku
Veřejně specifikovaná přesnost	99%
Průmyslová kamera	20 MP
Zářivost	Velký zdroj světla s vysokou jasností + tyčová světla s vysokou jasností
Možnosti robotů	FANUC, ABB, KUKA, Yaskawa, SIASUN, ELITE a další
Řídící systém	Siemens, Mitsubishi, průmyslový počítač Advantech
Funkce pro kontrolu	Čtení kódů, kontrola komponentů, pořízení celkového obrazu, ruční opakovaná kontrola, sledovatelnost a analýza dat
Návrh zařízení	Přizpůsobené / nestandardní

Skutečné konfigurace kamer, osvětlení, robotů a softwaru je třeba vybrat podle konstrukce montáže a požadavků na kontrolu.

6. Klíčové aspekty výběru

6.1 Před návrhem systému definujte každou položku kontroly

„Zkontrolovat, zda je šroub nainstalován“ a „zkontrolovat, zda je šroub správně utažen“ jsou dva různé požadavky na kontrolu.

Stejně tak:

• Je pás přítomen?
• Je pás vedeno správně?
• Je štítek přítomen?
• Je identifikační kód čitelný?
• Je připojena trubka?
• Je trubka připojena ve správné orientaci?

Tyto požadavky mohou vyžadovat různé metody snímkování a logiku pro kontrolu.

Proto by prvním krokem mělo být vytvoření úplného seznamu položek pro kontrolu a definice kritérií přijatelnosti pro každou položku.

6.2 Počet robotů závisí na rozložení bodů kontroly

Úplný motor nebo převodovka mají body kontroly rozprostřené po několika površích.

Jeden robot může stačit pro některé konfigurace, zatímco více robotů může být vyžadováno v případech, kdy:

• Kontrolní body jsou rozptýleny na velké ploše
• Jsou vyžadovány několik různých zorných úhlů
• Některé oblasti jsou těžko přístupné
• Je krátký takt výroby
• Je vyžadováno paralelní pořizování obrazů

Počet robotů by proto měl být určen na základě skutečné mapy kontrolních bodů, nikoli pouze na základě celkových rozměrů součásti.

6.3 Požadavky na ukládání obrazů by měly být definovány co nejdříve

Uchovávání obrazů celkového sestavení může poskytnout cennou sledovatelnost, ale zároveň vytváří požadavky na úložiště dat.

Před uvedením do provozu by měl projekt definovat:

• Které obrázky je třeba ponechat
• Rozlišení obrazu
• Formát souboru
• Doba uchovávání
• Počet sestav vyrobených za den
• Kapacita úložiště
• Metoda načítání dat

Tyto požadavky je nejvhodnější zahrnout do technické specifikace ještě před dodáním zařízení.

6.4 Veřejné specifikace přesnosti je třeba ověřit na skutečných vzorcích

Veřejně uvedená systémová specifikace uvádí přesnost 99%.

Tuto hodnotu je třeba chápat jako úrovňovou specifikaci produktu, nikoli jako univerzální záruku pro každou kontrolní aplikaci.

Skutečný výkon závisí na faktorech, jako jsou:

• Viditelnost komponent
• Rozlišení fotoaparátu
• Zářivost
• Stav povrchu
• Zakrytí
• Varianta produktu
• Algoritmus pro kontrolu
• Kvalita vzorku
• Definovaná kritéria přijatelnosti

U kontrolních položek s vysokým rizikem pro bezpečnost nebo s vážnými důsledky je tedy nutné kritéria přijatelnosti definovat a ověřit zvlášť, a to pomocí reprezentativních výrobních vzorků.

7. Co se stane, když systém nedokáže jednoznačně rozhodnout?

Žádný systém strojového vidění by neměl být navrhován za předpokladu, že každý obrázek bude vždy dokonale klasifikovatelný.

V reálných výrobních prostředích mohou být komponenty částečně zakryty, osvětlení se může měnit, povrchy mohou odrážet světlo nebo kontrolní prvek může být z dostupného úhlu prostě neviditelný.

Praktický systém může proto zahrnovat ruční opakovanou kontrolu pro definované nejasné nebo neshodné případy.

Pracovní postup může být:

Automatická kontrola → Jednoznačný výsledek OK → Uvolnění

Automatická kontrola → Jednoznačný výsledek NG → Oprava / Zamítnutí

Automatická kontrola → Neurčitý výsledek → Ruční opakovaná kontrola

Tento přístup umožňuje automatizaci opakujících se kontrol, zatímco pro výjimečné případy je zachována řízená metoda.

8. Výroba více modelů a změna vyráběného produktu

Automobilové továrny často vyrábějí na stejném výrobním pásmu několik různých modelů motorů nebo převodovek.

Vizuální systém na konci výrobní linky může integrovat čtení kódů a přepínání programů pro jednotlivé produkty tak, aby byl podle identifikovaného modelu vybrán odpovídající program kontroly.

Typický postup je:

Identifikace produktu → Výběr programu → Výběr dráhy robota → Kontrola specifická pro daný model → Záznam výsledku

Různé modely však mohou mít výrazné rozdíly v:

• Celkové rozměry
• Umístění komponentů
• Body kontroly
• Pozice kamer
• Dráhy robotů
• Přijímací kritéria

Proto by měl být kompletní seznam produktů vyhodnocen ještě před potvrzením kompatibility pro více modelů.

9. Možnosti vizuální kontroly v rámci Big Bird Industrial / CN ISEE

Big Bird Industrial, dříve Harbin Shimada Big Bird Industrial, poskytuje integrovaná průmyslová řešení pro čištění a strojové vidění pro automobilový průmysl a přesné výrobní procesy.

Jeho specializované podnikání ve strojovém vidění, CN ISEE , zahrnuje šest hlavních oblastí řešení:

• Orient See — rozměrová a geometrická kontrola
• Povrchová kontrola — kontrola povrchových vad
• Kontrola montáže — kontrola montáže a zabezpečení proti chybám
• Vnitřní kontrola — kontrola vnitřních otvorů a vnitřních stěn
• Kontrola nátěru — kontrola povrchových vad nátěru
• Algoritmus a softwarová platforma — softwarová a algoritmická řešení pro strojové vidění

Trh Kontrola montáže série se zaměřuje na ověřování montáže a aplikace zabraňující chybám, včetně kontrolních operací na konci výrobní linky pro motory, převodovky a jiné automobilové sestavy.

V závislosti na projektu může systém kombinovat strojové vidění, čtení kódů, robotickou inspekci, ukládání obrazů, manuální opakovanou kontrolu a funkce sledovatelnosti.

10. Často kladené otázky

Otázka: Co se děje, pokud je uvedená přesnost 99 %? Co se děje s ostatními případy?

Uvedená hodnota 99 % nesmí být chápána tak, že každá možná podmínka kontroly dosáhne přesně stejného výsledku.

Neurčité případy mohou vzniknout například kvůli zakrytí, podmínkám osvětlení, rozdílům mezi jednotlivými komponenty nebo nedostatečné viditelnosti určitých prvků.

Praktický systém proto může zahrnovat manuální opakovanou kontrolu pro definované neurčité případy, zatímco shromážděné vzorky lze využít ke zlepšení parametrů a algoritmů pro kontrolu.

Otázka: Proč by bylo nutné použít více robotů?

Automobilové montážní celky jsou trojrozměrné a kontrolní body mohou být rozprostřeny v několika směrech.

Více robotů může rozdělit zátěž při kontrole podle oblasti záběru nebo skupiny kontrol, čímž lze snížit ujetou vzdálenost robotů a udržet stabilnější podmínky pro pořizování obrazu.

Konečná konfigurace robota by měla být určena na základě rozložení kontrolních bodů a požadovaného taktu výroby.

Otázka: Jakou praktickou hodnotu má uchování celkového obrazu montážního celku?

Celkový obraz poskytuje původní vizuální záznam o stavu montážního celku v místě konečné kontroly na výrobní lince.

Pokud je později zjištěn problém s kvalitou, výrobce může vyhledat odpovídající záznam a zkontrolovat stav montážního celku v době provedení kontroly.

Tím lze podporovat sledovatelnost, analýzu kvality a zlepšování výrobního procesu.

Otázka: Může systém kontrolovat různé modely motorů?

Ano, systém lze navrhnout tak, aby rozeznával jednotlivé výrobky a umožňoval přepínání mezi programy pro více modelů.

Skutečná kompatibilita však závisí na rozdílech v rozměrech montáže, umístění komponentů, požadavcích na kontrolu a dráhách robotů.

Během návrhu systému je proto třeba poskytnout úplný seznam modelů motorů a převodovek, aby bylo možné vyhodnotit požadované kontrolní programy a konfigurace robotů.

Závěr

Systém vizuálního poka-yoke na konci linky poskytuje automatickou kontrolní stanici pro složité automobilové montáže.

U motorů a převodovek může systém kombinovat:

Čtení kódů + Robotické vidění + Ověření komponentů + Uchování celkového obrazu + Ruční opakovaná kontrola + Sledovatelnost

Klíčem k úspěšnému systému není pouze výběr kamery s vysokým rozlišením. Požadavky na kontrolu je nejprve nutné převést na jasně definované kontrolní položky, kritéria přijetí, polohy kamer, dráhy robotů, podmínky osvětlení a požadavky na ukládání dat .

Při vhodné konfiguraci může automatizovaná vizuální kontrola poskytnout konzistentní konečné ověření před tím, než motor nebo převodovka opustí výrobní linku.

Big Bird Industrial / CN ISEE může vyvíjet přizpůsobené systémy strojového vidění a zabezpečení proti chybám při montáži na konci výrobní linky podle struktury obrobku, položek kontroly, rozmanitosti výrobků a taktu výroby.