End-of-Line-Vision-Poka-Yoke-System für Motor- und Getriebebaugruppen: Automatisierte Erkennung fehlender und falsch montierter Komponenten

Übersicht

Fehlende oder falsch montierte Komponenten zählen zu den schwierigsten Montagedefekten, die manuell am Ende einer automobilen Produktionslinie identifiziert werden müssen.

Für Dieselmotoren, Ottomotoren, Getriebe und andere automobile Baugruppen kann ein End-of-Line-Vision-Poka-Yoke-System kritische Komponenten wie schrauben, Keilriemen, Typenschilder, Zertifikate, Lüfter und Filter .

Durch die Kombination aus Kettenplattenförderung, Industriekameras, robotergestützter Inspektion, Codelesefunktion und bildbasierter Verifikation bietet das System einen Online-Qualitätscheck, bevor die fertige Baugruppe die Produktionslinie verlässt.

Das beschriebene System unterstützt ein 70-Sekunden-Produktionstakt und eine öffentlich angegebene 99-Prozent-Genauigkeitsrate , mit Bildspeicherung, Rückverfolgbarkeit und Analyse fehlender/falscher Montagedaten.

1. Warum fehlende oder falsche Montage ein kritisches End-of-Line-Risiko darstellt

Montagefehler unterscheiden sich von herkömmlichen dimensionsbezogenen Fehlern.

Eine Abweichung in der Dimension lässt sich häufig mithilfe eines Lehren- oder Messsystems erkennen. Montagefehler hingegen erfordern möglicherweise die Überprüfung, ob eine Komponente tatsächlich vorhanden, korrekt positioniert oder korrekt konfiguriert ist.

Auf einer Motor- oder Getriebemontagelinie müssen Bediener möglicherweise bestätigen:

• Ob Schrauben installiert sind
• Ob der Keilriemen korrekt installiert ist
• Ob das Typenschild vorhanden ist
• Ob das Zertifikat angebracht ist
• Ob der Lüfter installiert ist
• Ob der Filter installiert ist
• Ob andere spezifizierte Komponenten vorhanden und korrekt positioniert sind

Wenn der Produktions-Takt kurz und die Anzahl der Komponenten hoch ist, erzeugt die ausschließliche Verlagerung auf manuelle Sichtinspektion eine erhebliche wiederholende Inspektionsbelastung.

Warum die End-of-Line-Inspektion wichtig ist

Wird eine fehlende oder falsch installierte Komponente nicht identifiziert, bevor die Montage die Linie verlässt, kann das Problem erst während der nachgeschalteten Montage, der Fahrzeugprüfung oder des Außendienstes auffallen.

Eine automatisierte End-of-Line-Inspektionsstation bietet einen abschließenden Verifikationspunkt:

Montage → Sichtprüfung → OK/NG-Ergebnis → Rückverfolgbarkeit → Freigabe oder Nacharbeit

Das Ziel besteht nicht einfach darin, Bediener zu ersetzen. Stattdessen bietet das System eine konsistente, automatisierte Prüfung für definierte Inspektionspunkte und erstellt eine Aufzeichnung des Zustands der Montage am Ende der Fertigung.

2. Gerätekonfiguration: Kettenplattenförderer + robotergestützte Sichtprüfung

Das beschriebene End-of-Line-Inspektionssystem nutzt einen kettenplattenförderer und eine robotergestützte Sichtprüfkonfiguration .

Je nach Montagestruktur und Verteilung der Prüfpunkte kann das System entweder einen einzelnen Roboter oder mehrere Roboter einsetzen.

Kettenplattenförderung

Der Kettenplattenförderer transportiert die Motor- oder Getriebemontage durch die Prüfstation.

Das Förderersystem stellt eine definierte Prüfposition bereit und integriert den Prüfvorgang in die Fertigungslinie.

Robotergestützte Kameraprüfung

Roboter tragen oder positionieren die Inspektionskameras rund um die Montage.

Dies ist wichtig, weil Krafttrain-Montagen für Automobile komplexe dreidimensionale Geometrien aufweisen. Inspektionspunkte können sich verteilen über:

• Oberflächen
• Seitenflächen
• Vorder- und Rückbereiche
• Endflächen
• Vertiefte Bereiche
• Andere komponentenspezifische Positionen

Eine robotergestützte Konfiguration ermöglicht es dem Inspektionssystem, verschiedene Blickpositionen zu erreichen, ohne dass eine große Anzahl fest installierter Kameras erforderlich ist.

3. Was kann das System inspizieren?

Das System kann so konfiguriert werden, dass es fehlende oder falsch eingebaute Komponenten gemäß den Inspektionsanforderungen des Kunden erkennt.

Typische Prüfobjekte umfassen:

Schrauben

Das System kann überprüfen, ob an vorgegebenen Schraubenpositionen die erwarteten Komponenten vorhanden sind.

Ob die Inspektion lediglich feststellen muss, präsenz oder ob sie auch anziehposition, Ausrichtung oder andere Merkmale bewerten soll, muss während der Projektspezifikation definiert werden.

Rillenriemen

Bei Motoren mit Keilrippenriemen kann die Maschinenvision überprüfen, ob der Riemen vorhanden ist und ob seine sichtbare Führung der definierten Inspektionsbedingung entspricht.

Typenschilder und Zertifikate

Das System kann das Vorhandensein und die Position identifikationsbezogener Komponenten verifizieren.

Funktionen zum Auslesen von Codes können ebenfalls integriert werden, wenn eine Produktidentifikation oder Rückverfolgbarkeit erforderlich ist.

Lüfter und Filter

Das Vision-System kann das Vorhandensein sowie den sichtbaren Montagezustand bestimmter Komponenten überprüfen.

Die konkreten Prüfkriterien hängen von der Geometrie der Komponente ab und davon, ob das relevante Merkmal nach der Montage weiterhin sichtbar bleibt.

4. Über OK/NG hinaus: Code-Lesung und Bild-Rückverfolgbarkeit

Eine wichtige Eigenschaft eines End-of-Line-Vision-Systems besteht darin, dass es mehr leistet als lediglich ein OK- oder NG-Ergebnis auszugeben.

Das beschriebene System kann Folgendes integrieren:

• Code-Lesung
• Maschinelles Sehen zur Qualitätsprüfung
• Aufnahme eines Gesamtbilds der Montage
• Manuelle Nachinspektion
• Rückverfolgbarkeit
• Analyse fehlender oder falscher Montagedaten

Gesamtbildspeicherung

Das vollständige Montagebild kann als Teil der Prüfprotokolle gespeichert werden.

Dies bietet eine wichtige Rückverfolgbarkeitsfunktion.

Falls später in einer nachgeschalteten Montagestufe oder nach Auslieferung ein Qualitätsproblem festgestellt wird, kann der Hersteller das aufgezeichnete Bild abrufen und den Montagezustand zum Zeitpunkt des Verlassens der Fertigungsstraße überprüfen.

Dadurch lässt sich klären, ob der Zustand bereits bei der End-of-Line-Prüfung sichtbar war oder ob er möglicherweise während eines nachfolgenden Prozesses entstanden ist.

5. Technische Spezifikationen

Die folgenden Spezifikationen basieren auf öffentlich zugänglichen Produktinformationen zum beschriebenen kundenspezifischen System.

Artikel	Spezifikation
Gerätee Typ	Kettenplattenförderer + Roboter-Vision-Inspektion
Anwendung	Nutzfahrzeuge, Personenkraftwagen und Anwendungen im Zusammenhang mit neuen Energiefahrzeugen
Werkstücke	Dieselmotorbaugruppen, Ottomotorbaugruppen, Getriebebaugruppen
Ausrüstungsmaße	Ca. 11,23 × 5,04 × 3,14 m
Konfiguration	Einzelner Roboter oder mehrere Roboter
Produktionstakt	70 Sekunden, an das Werkstück anpassbar
Öffentlich spezifizierte Genauigkeit	99%
Industriekamera	20 MP
Beleuchtung	Große hochhelligkeitsfähige Lichtquelle + hochhelligkeitsfähige Leuchtstäbe
Roboter-Optionen	FANUC, ABB, KUKA, Yaskawa, SIASUN, ELITE und andere
Steuersystem	Siemens, Mitsubishi, Advantech Industrie-Computer
Inspektionsfunktionen	Code-Lesung, Komponenteninspektion, Gesamtbildaufnahme, manuelle Nachinspektion, Rückverfolgbarkeit und Datenanalyse
Gerätekonstruktion	Kundenspezifisch / nicht standardisiert

Die tatsächlichen Kamera-, Beleuchtungs-, Roboter- und Softwarekonfigurationen sollten entsprechend der Montagestruktur und der Inspektionsanforderung ausgewählt werden.

6. Wichtige Auswahlüberlegungen

6.1 Jedes Inspektionskriterium vor der Systementwicklung definieren

„Überprüfen, ob die Schraube eingebaut ist“ und „Überprüfen, ob die Schraube korrekt angezogen ist“ sind zwei unterschiedliche Inspektionsanforderungen.

Ebenso:

• Ist der Riemen vorhanden?
• Ist der Riemen korrekt verlegt?
• Ist das Typenschild vorhanden?
• Ist der Identifikationscode lesbar?
• Ist ein Schlauch angeschlossen?
• Ist der Schlauch in der richtigen Orientierung angeschlossen?

Diese Anforderungen können unterschiedliche Bildgebungsverfahren und Prüflogiken erfordern.

Daher sollte der erste Schritt darin bestehen, eine vollständige prüfpunkteliste zu erstellen und für jeden Punkt die Akzeptanzkriterien festzulegen.

6.2 Roboteranzahl hängt von der Verteilung der Prüfpunkte ab

Eine komplette Motor- oder Getriebebaugruppe weist Prüfpunkte auf, die sich über mehrere Oberflächen verteilen.

Ein einzelner Roboter kann bei einigen Konfigurationen ausreichend sein, während bei folgenden Fällen mehrere Roboter erforderlich sein können:

• Prüfpunkte sind weit verteilt
• Mehrere Sichtwinkel erforderlich sind
• Bestimmte Bereiche schwer zugänglich sind
• Der Produktions-Takt ist eng
• Eine parallele Bildaufnahme ist erforderlich

Die Roboteranzahl sollte daher anhand der tatsächlichen Prüfpunktkarte und nicht einfach anhand der Gesamtgröße des Werkstücks bestimmt werden.

6.3 Anforderungen an die Bildspeicherung sollten frühzeitig definiert werden

Die Aufbewahrung von Montagebildern insgesamt kann eine wertvolle Rückverfolgbarkeit bieten, erzeugt jedoch auch Anforderungen an die Datenspeicherung.

Vor der Inbetriebnahme sollte das Projekt festlegen:

• Welche Bilder aufzubewahren sind
• Auflösung des Bildes
• Dateiformat
• Aufbewahrungsfrist
• Anzahl der pro Tag hergestellten Montagen
• Speicherkapazität
• Methode zum Abruf der Daten

Diese Anforderungen sollten am besten bereits vor der Geräteauslieferung in die technische Spezifikation aufgenommen werden.

6.4 Öffentliche Genauigkeitsspezifikationen müssen anhand tatsächlicher Proben validiert werden

Die öffentlich aufgeführte Systemspezifikation gibt eine Genauigkeit von an 99%.

Diese Angabe ist als produktspezifische, veröffentlichte Spezifikation und nicht als universelle Garantie für jede Prüfanwendung zu verstehen.

Die tatsächliche Leistung hängt von Faktoren ab wie:

• Sichtbarkeit der Komponenten
• Auflösung der Kamera
• Beleuchtung
• Oberflächenbeschaffenheit
• Verdeckung
• Produktvariation
• Prüfalgorithmus
• Probenqualität
• Definierte Akzeptanzkriterien

Für sicherheitskritische oder hochgradig folgenschwere Prüfaufgaben sollten die Akzeptanzkriterien daher gesondert festgelegt und mittels repräsentativer Serienproben validiert werden.

7. Was geschieht, wenn das System keine eindeutige Entscheidung treffen kann?

Kein Maschinensehsystem sollte unter der Annahme entworfen werden, dass jedes Bild stets eindeutig klassifizierbar ist.

In realen Produktionsumgebungen können Komponenten teilweise verdeckt sein, die Beleuchtung kann variieren, Oberflächen können Licht reflektieren oder ein Prüfmerkmal kann aus dem verfügbaren Blickwinkel einfach nicht sichtbar sein.

Ein praktikables System kann daher einen manuellen Nachprüfungsprozess für definierte unsichere oder nicht konforme Fälle umfassen.

Der Workflow kann lauten:

Automatische Prüfung → eindeutiges OK → Freigabe

Automatische Prüfung → eindeutiges NG → Nacharbeit / Ausschuss

Automatische Prüfung → unsicheres Ergebnis → manuelle Nachprüfung

Dieser Ansatz ermöglicht es der Automatisierung, wiederholte Prüfaufgaben zu übernehmen, während gleichzeitig eine kontrollierte Methode für Ausnahmefälle erhalten bleibt.

8. Mehrmodellfertigung und Produktwechsel

Automobilwerke fertigen üblicherweise mehrere Motoren- oder Getriebemodelle auf derselben Fertigungsstraße.

Ein End-of-Line-Vision-System kann das Lesen von Codes und den Wechsel des Produktprogramms integrieren, sodass das jeweils passende Prüfprogramm entsprechend dem identifizierten Modell ausgewählt wird.

Ein typischer Ablauf lautet:

Produktidentifikation → Programmselection → Roboterpfadauswahl → modellspezifische Inspektion → Ergebnisaufzeichnung

Verschiedene Modelle können jedoch erhebliche Unterschiede aufweisen bei:

• Gesamtabmessungen
• Komponentenpositionen
• Prüfpunkte
• Kamerapositionen
• Roboterpfaden
• Akzeptanzkriterien

Daher sollte die vollständige Produktliste vor der Bestätigung der Mehrmodellkompatibilität bewertet werden.

9. Vision-Inspektionsfähigkeiten bei Big Bird Industrial / CN ISEE

Big Bird Industrial, ehemals Harbin Shimada Big Bird Industrial, bietet integrierte industrielle Reinigungs- und Maschinenvisionslösungen für die Automobil- und Präzisionsfertigung.

Geschäftsbereich für maschinelle Bildverarbeitung, CN ISEE , umfasst sechs Hauptlösungsgebiete:

• Orient See — dimensionale und geometrische Inspektion
• Surface See — Oberflächenfehlerinspektion
• Assembly See — Montageinspektion und Fehlervermeidung
• Inner See — Inspektion von Innenbohrungen und Innenwänden
• Lackprüfung — Inspektion von Oberflächenfehlern im Lack
• Algorithmus & Softwareplattform — Software- und Algorithmuslösungen für maschinelle Bildverarbeitung

Der Assembly See die Serie konzentriert sich auf Anwendungen zur Montageverifikation und Fehlerrückmeldung, einschließlich End-of-Line-Inspektionen für Motoren, Getriebe und andere Fahrzeugbaugruppen.

Je nach Projekt kann das System Funktionen der maschinellen Bildverarbeitung, des Codelesens, der robotergestützten Inspektion, der Bildspeicherung, der manuellen Nachinspektion und der Rückverfolgbarkeit kombinieren.

10. FAQ

F: Was geschieht, wenn die angegebene Genauigkeit 99 % beträgt? Was ist mit den verbleibenden Fällen?

Die angegebene Zahl von 99 % darf nicht so interpretiert werden, dass unter allen möglichen Inspektionsbedingungen stets exakt dasselbe Ergebnis erzielt wird.

Unsichere Fälle können durch Verdeckung, Lichtverhältnisse, Bauteilvariationen oder unzureichend sichtbare Merkmale entstehen.

Ein praktisches System kann daher eine manuelle Nachinspektion für definierte, unsichere Fälle umfassen, während gesammelte Proben zur Verbesserung der Inspektionsparameter und -algorithmen genutzt werden können.

F: Warum wären mehrere Roboter notwendig?

Automobilbaugruppen sind dreidimensional, und Inspektionspunkte können sich über mehrere Richtungen verteilen.

Mehrere Roboter können die Inspektionslast nach Sichtbereich oder Inspektionsgruppe aufteilen, was dazu beitragen kann, die Roboterfahrstrecken zu verkürzen und konsistentere Bildbedingungen aufrechtzuerhalten.

Die endgültige Roboteranordnung sollte anhand der Verteilung der Inspektionspunkte und des erforderlichen Produktions-Takts bestimmt werden.

F: Welchen praktischen Nutzen hat die Aufbewahrung eines Gesamtbilds der Baugruppe?

Das Gesamtbild liefert eine ursprüngliche visuelle Aufzeichnung des Zustands der Baugruppe am End-of-Line-Inspektionspunkt.

Falls später ein Qualitätsproblem identifiziert wird, kann der Hersteller die entsprechende Aufzeichnung abrufen und den Zustand der Baugruppe zum Zeitpunkt der Inspektion überprüfen.

Dies kann die Rückverfolgbarkeit, die Qualitätsanalyse und die Prozessverbesserung unterstützen.

F: Kann das System verschiedene Motormodelle prüfen?

Ja, das System kann für die Produktidentifikation und den automatischen Wechsel zwischen mehreren Modellprogrammen ausgelegt werden.

Die tatsächliche Kompatibilität hängt jedoch von Unterschieden bei den Montageabmessungen, den Komponentenpositionen, den Prüfanforderungen und den Roboterpfaden ab.

Eine vollständige Liste der Motor- und Getriebemodelle sollte daher bereits während der Systementwicklung bereitgestellt werden, damit die erforderlichen Prüfprogramme und Roboterkonfigurationen bewertet werden können.

Fazit

Ein visuelles Poka-Yoke-System am End-of-Line bietet einen automatisierten Qualitätscheckpunkt für komplexe Automobilbaugruppen.

Bei Motoren und Getrieben kann das System folgende Funktionen kombinieren:

Code-Lesung + Robotervision + Komponentenverifikation + Gesamtbildspeicherung + manuelle Nachprüfung + Rückverfolgbarkeit

Der Schlüssel zu einem erfolgreichen System besteht nicht einfach darin, eine Kamera mit hoher Auflösung auszuwählen. Die Prüfanforderungen müssen zunächst in klar definierte prüfpunkte, Akzeptanzkriterien, Kamerapositionen, Roboterpfade, Beleuchtungsbedingungen und Anforderungen an die Datenspeicherung .

Mit der passenden Konfiguration kann die automatisierte Bildverarbeitungsprüfung eine konsistente Endkontrolle vor dem Verlassen einer Motor- oder Getriebebaugruppe der Produktionslinie gewährleisten.

Big Bird Industrial / CN ISEE kann maßgeschneiderte End-of-Line-Maschinenvisions- und Montage-Fehlersicherungssysteme entwickeln, basierend auf Werkstückstruktur, Prüfpunkten, Produktvariationen und Taktrate der Produktion.