سیستم بینایی پوکا-یوکه خط انتهایی برای مونتاژ موتور و گیربکس: تشخیص خودکار قطعات نصب‌نشده یا نادرست نصب‌شده

مرور کلی

قطعات نصب‌نشده یا نادرست نصب‌شده از جمله دشوارترین عیوب مونتاژ هستند که به‌صورت دستی در خط انتهایی تولید خودرو قابل شناسایی‌اند.

برای موتورهای دیزلی، موتورهای بنزینی، گیربکس‌ها و سایر مونتاژهای خودرویی، سیستم بینایی پوکا-یوکه خط انتهایی می‌تواند به‌صورت خودکار قطعات حیاتی از جمله پیچ‌ها، تسمه‌های مارپیچ، پلاک‌های نام، گواهی‌ها، فن‌ها و فیلترها را بازرسی کند .

با ترکیب انتقال صفحه‌زنجیری، دوربین‌های صنعتی، بازرسی رباتیک، خواندن کدها و تأیید مبتنی بر تصویر، این سیستم یک نقطهٔ کنترل کیفیت آنلاین را پیش از خروج مونتاژ کامل از خط تولید فراهم می‌کند.

سیستم توصیف‌شده از یک ریتم تولید ۷۰ ثانیه‌ای و یک نرخ دقت ۹۹ درصدی که به‌صورت عمومی مشخص شده است، پشتیبانی می‌کند؛ همچنین شامل نگهداری تصاویر، ردیابی‌پذیری و تحلیل داده‌های مربوط به مونتاژهای از قلم‌افتاده یا نادرست است.

۱. چرا مونتاژ از قلم‌افتاده یا نادرست یک خطر حیاتی در انتهای خط است

نقایص مونتاژ با نقایص ابعادی معمولی متفاوت‌اند.

انحراف ابعادی اغلب را می‌توان با استفاده از یک کالیبر یا سیستم اندازه‌گیری شناسایی کرد. اما خطاهای مونتاژ ممکن است نیازمند تأیید این باشند که آیا یک قطعه واقعاً وجود دارد، به‌درستی موقعیت‌یابی شده است یا به‌درستی پیکربندی شده است.

در خط مونتاژ موتور یا گیربکس، اپراتورها ممکن است نیاز داشته باشند تا موارد زیر را تأیید کنند:

• آیا پیچ‌ها نصب شده‌اند
• آیا تسمهٔ مارپیچ به درستی نصب شده است
• آیا پلاک نام وجود دارد
• آیا گواهینامه ضمیمه شده است
• آیا فن نصب شده است
• آیا فیلتر نصب شده است
• آیا سایر اجزای مشخص‌شده موجود هستند و به درستی در جای خود قرار گرفته‌اند

هنگامی که زمان تولید در هر سیکل کوتاه باشد و تعداد اجزا زیاد باشد، اتکا کامل به بازرسی بصری دستی، بار کاری قابل توجهی از بازرسی‌های تکراری ایجاد می‌کند.

اهمیت بازرسی در انتهای خط تولید

اگر جزئی که از قلم افتاده یا به اشتباه نصب شده است، پیش از اینکه مونتاژ از خط خارج شود شناسایی نشود، این مشکل ممکن است تنها در مراحل بعدی مونتاژ، آزمون خودرو یا خدمات میدانی آشکار شود.

ایستگاه بازرسی خودکار در انتهای خط، نقطهٔ تأیید نهایی را فراهم می‌کند:

مونتاژ → بازرسی بصری → نتیجهٔ قابل قبول یا غیرقابل قبول → ردیابی‌پذیری → انتشار یا بازکاری

هدف این سیستم صرفاً جایگزینی اپراتورها نیست. بلکه این سیستم بررسی خودکار و یکنواختی را برای موارد مشخص‌شدهٔ بازرسی انجام می‌دهد و سوابقی از وضعیت مونتاژ در انتهای تولید ایجاد می‌کند.

۲. پیکربندی تجهیزات: نوار نقالهٔ زنجیری-صفحه‌ای + بازرسی بصری رباتیک

سیستم بازرسی در انتهای خط توصیف‌شده از نوار نقالهٔ زنجیری-صفحه‌ای و پیکربندی بازرسی رباتیک استفاده می‌کند .

بسته به ساختار مونتاژ و توزیع نقاط بازرسی، این سیستم می‌تواند از یک ربات یا چند ربات استفاده کند.

حمل‌ونقل توسط نوار نقالهٔ زنجیری-صفحه‌ای

نوار نقالهٔ زنجیری-صفحه‌ای مونتاژ موتور یا گیربکس را از میان ایستگاه بازرسی منتقل می‌کند.

سیستم حمل‌ونقل، موقعیت تعریف‌شده‌ای برای بازرسی فراهم می‌کند و فرآیند بازرسی را در خط تولید ادغام می‌نماید.

بازرسی با دوربین رباتیک

ربات‌ها دوربین‌های بازرسی را حمل می‌کنند یا آن‌ها را در اطراف مونتاژ قرار می‌دهند.

این امر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا مونتاژهای سیستم توان‌محرک خودرو دارای هندسه‌های سه‌بعدی پیچیده‌ای هستند. نقاط بازرسی ممکن است در سراسر موارد زیر پراکنده باشند:

• سطوح بالایی
• سطوح جانبی
• مناطق جلو و عقب
• سطح‌های انتهایی
• ناحیه‌های فرو رفته
• سایر مکان‌های اختصاصی قطعات

پیکربندی رباتیک این امکان را فراهم می‌کند که سیستم بازرسی از موقعیت‌های مختلف دید دسترسی پیدا کند، بدون اینکه نیاز به تعداد زیادی دوربین ثابت و دائمی باشد.

۳. سیستم چه چیزهایی را می‌تواند بازرسی کند؟

سیستم را می‌توان بر اساس نیازهای بازرسی مشتری، برای تشخیص قطعاتی که وجود ندارند یا به‌درستی نصب نشده‌اند، پیکربندی کرد.

اشیاء معمولیِ قابل بازرسی عبارتند از:

بولت‌ها

سیستم می‌تواند تأیید کند که آیا در موقعیت‌های مشخص‌شدهٔ پیچ‌ها، قطعات مورد انتظار وجود دارند یا خیر.

آیا بازرسی باید تنها حضور یا همچنین موقعیت سفت‌کردن، جهت‌گیری یا سایر ویژگی‌ها را ارزیابی کند باید در مرحلهٔ تعیین مشخصات پروژه تعریف شود.

نوارهای مارپیچی

برای موتورهایی که مجهز به نوارهای مارپیچی هستند، بینایی ماشین می‌تواند وجود نوار را تأیید کند و همچنین بررسی کند که مسیر قابل‌مشاهدهٔ آن با شرایط تعریف‌شدهٔ بازرسی مطابقت دارد.

برچسب‌ها و گواهی‌ها

این سیستم می‌تواند وجود و مکان قطعات مربوط به شناسایی را تأیید کند.

وقتی شناسایی یا ردیابی محصول مورد نیاز باشد، قابلیت خواندن کد نیز قابل ادغام است.

فن‌ها و فیلترها

سیستم بینایی می‌تواند وجود و وضعیت نصب پیدایی قطعات مشخص‌شده را تأیید کند.

معیارهای واقعی بازرسی بستگی به هندسه قطعه و این دارد که آیا ویژگی مربوطه پس از مونتاژ همچنان قابل مشاهده باقی می‌ماند یا خیر.

۴. فراتر از «قبول» یا «رد»: خواندن کد و ردیابی تصویری

یکی از ویژگی‌های مهم سیستم بینایی در انتهای خط تولید این است که تنها خروجی «قبول» یا «رد» ارائه نمی‌دهد.

سیستم توصیف‌شده می‌تواند موارد زیر را ادغام کند:

• خواندن کد
• بازرسی بینایی ماشینی
• ضبط تصویر کلی مونتاژ
• بازبینی دستی
• ردیابی
• تحلیل داده‌های مونتاژ ناقص یا نادرست

نگهداری تصویر کلی

تصویر کامل مونتاژ را می‌توان به‌عنوان بخشی از سوابق بازرسی نگهداری کرد.

این عملکرد اهمیت بالایی در قابلیت ردیابی دارد.

اگر در مراحل بعدی مونتاژ یا پس از تحویل، مشکلی در کیفیت شناسایی شود، سازنده می‌تواند تصویر ثبت‌شده را بازیابی کرده و وضعیت مونتاژ را در لحظه خروج از خط تولید بررسی کند.

این امر به تعیین این موضوع کمک می‌کند که آیا آن شرایط در زمان بازرسی پایان خط قابل مشاهده بوده یا احتمالاً در فرآیند بعدی رخ داده است.

5. مشخصات فنی

مشخصات زیر بر اساس اطلاعات عمومی موجود دربارهٔ این سیستم سفارشی‌سازی‌شده است.

آیتم	مشخصات فنی
نوع تجهیزات	نوار نقالهٔ صفحه‌ای + بازرسی بصری رباتیک
کاربرد	کاربردهای مربوط به وسایل نقلیه تجاری، وسایل نقلیه شخصی و وسایل نقلیه انرژی جدید
قطعات کار	مجموعه‌های موتور دیزل، مجموعه‌های موتور بنزینی، مجموعه‌های گیربکس
ابعاد تجهیزات	تقریباً ۱۱٫۲۳ × ۵٫۰۴ × ۳٫۱۴ متر
پیکربندی	ربات تکی یا چند ربات
ریتم تولید	۷۰ ثانیه، قابل تنظیم بر اساس قطعه کار
دقت مشخص‌شده عمومی	99%
دوربین صنعتی	20 مگاپیکسل
نورپردازی	منبع نور بزرگ با روشنایی بالا + چراغ‌های نواری با روشنایی بالا
گزینه‌های ربات	FANUC، ABB، KUKA، Yaskawa، SIASUN، ELITE و سایرین
سیستم کنترل	Siemens, Mitsubishi, رایانه صنعتی Advantech
عملکردهای بازرسی	خواندن کد، بازرسی قطعات، ثبت تصویر کلی، بازرسی دستی مجدد، ردیابی و تحلیل داده‌ها
طراحی تجهیزات	سفارشی / غیراستاندارد

پیکربندی‌های واقعی دوربین، نورپردازی، ربات و نرم‌افزار باید بر اساس ساختار مونتاژ و نیازهای بازرسی انتخاب شوند.

۶. ملاحظات کلیدی در انتخاب

۶.۱ تعریف هر آیتم بازرسی پیش از طراحی سیستم

«بررسی نصب بودن پیچ» و «بررسی تنظیم صحیح پیچ» دو نیاز بازرسی متفاوت هستند.

همچنین:

• آیا تسمه وجود دارد؟
• آیا تسمه به‌درستی مسیریابی شده است؟
• آیا پلاک شناسایی وجود دارد؟
• آیا کد شناسایی قابل خواندن است؟
• آیا لوله‌ای متصل شده است؟
• آیا لوله در جهت صحیح متصل شده است؟

این الزامات ممکن است روش‌های تصویربرداری و منطق بازرسی متفاوتی را نیاز داشته باشند.

بنابراین، اولین گام باید ایجاد فهرستی کامل از موارد بازرسی و تعریف معیارهای پذیرش برای هر مورد باشد.

۶٫۲ تعداد ربات‌ها بستگی به توزیع نقاط بازرسی دارد

یک مونتاژ کامل موتور یا گیربکس دارای نقاط بازرسی است که روی سطوح مختلفی پخش شده‌اند.

در برخی پیکربندی‌ها یک ربات تنها کافی است، در حالی که در موارد زیر ممکن است نیاز به چند ربات باشد:

• نقاط بازرسی به‌صورت گسترده‌ای پراکنده‌اند
• نیاز به چند زاویه دید است
• دسترسی به برخی نواحی دشوار است
• ریتم تولید سخت‌گیرانه است
• نیاز به ثبت همزمان تصاویر وجود دارد

بنابراین تعداد ربات‌ها باید بر اساس نقشه واقعی نقاط بازرسی تعیین شود، نه صرفاً بر اساس ابعاد کلی قطعه کار.

۶٫۳ نیازمندی‌های ذخیره‌سازی تصویر باید در ابتدای پروژه تعریف شوند

ذخیره‌سازی تصاویر کلی مونتاژ می‌تواند قابلیت ردیابی ارزشمندی فراهم کند، اما همچنین نیازمندی‌های ذخیره‌سازی داده را نیز ایجاد می‌کند.

پیش از راه‌اندازی، پروژه باید موارد زیر را تعریف کند:

• کدام تصاویر باید ذخیره شوند
• وضوح تصویر
• قالب پرونده
• مدت نگهداری
• تعداد مجموعه‌های تولیدشده در هر روز
• ظرفیت ذخیره‌سازی
• روش بازیابی داده‌ها

این الزامات بهتر است پیش از تحویل تجهیزات در مشخصات فنی گنجانده شوند.

۶٫۴ مشخصات دقت عمومی باید در برابر نمونه‌های واقعی اعتبارسنجی شوند

مشخصات سیستم اعلام‌شده عمومی دقتی معادل 99%.

این مقدار باید به‌عنوان یک مشخصه اعلام‌شده سطح محصول تفسیر شود، نه به‌عنوان تضمینی جهانی برای هر کاربرد بازرسی.

عملکرد واقعی به عواملی مانند:

• قابل‌مشاهودبودن قطعات
• رزولوشن دوربین
• نورپردازی
• شرایط سطح
• پوشیده‌شدن
• تغییرات محصول
• الگوریتم بازرسی
• کیفیت نمونه
• معیارهای پذیرش تعریف‌شده

بنابراین برای موارد بازرسی حیاتی از نظر ایمنی یا با پیامدهای بالا، باید معیارهای پذیرش به‌صورت جداگانه تعریف و با استفاده از نمونه‌های تولیدی نماینده اعتبارسنجی شوند.

۷. در صورتی که سیستم نتواند تصمیم روشنی بگیرد، چه اتفاقی می‌افتد؟

هیچ سیستم بینایی ماشینی نباید بر اساس فرض اینکه هر تصویری همواره به‌طور کامل قابل طبقه‌بندی است طراحی شود.

در محیط‌های تولید واقعی، اجزا ممکن است بخشی از آن‌ها مسدود شده باشند، نورپردازی ممکن است متغیر باشد، سطوح ممکن است نور را منعکس کنند یا ویژگی مورد بازرسی از زاویه موجود به‌سادگی قابل مشاهده نباشد.

بنابراین یک سیستم عملی می‌تواند شامل یک فرآیند بازرسی دستی مجدد برای موارد تعریف‌شده‌ای با عدم اطمینان یا عدم انطباق باشد.

گردش کار می‌تواند به این صورت باشد:

بازرسی خودکار → پاک‌سازی تأیید شده → رهاسازی

بازرسی خودکار → پاک‌سازی رد شده → بازکاری یا رد کردن

بازرسی خودکار → نتیجه نامشخص → بازرسی مجدد دستی

این رویکرد امکان می‌دهد که خودکارسازی بخش‌های تکراری بازرسی را انجام دهد، در عین حال روشی کنترل‌شده برای موارد استثنایی حفظ شود.

۸. تولید چندمدلی و تغییر محصول

کارخانه‌های خودروسازی معمولاً چندین مدل موتور یا گیربکس را روی یک خط تولید مشترک تولید می‌کنند.

سیستم بینایی انتهای خط می‌تواند خواندن کد و تغییر برنامه محصول را ادغام کند تا برنامه بازرسی مناسب بر اساس مدل شناسایی‌شده انتخاب گردد.

فرآیند معمول این است:

شناسایی محصول → انتخاب برنامه → انتخاب مسیر ربات → بازرسی ویژه مدل → ثبت نتیجه

با این حال، مدل‌های مختلف ممکن است از نظر موارد زیر تفاوت‌های قابل‌توجهی داشته باشند:

• ابعاد کلی
• مکان قطعات
• نقاط بازرسی
• موقعیت دوربین‌ها
• مسیرهای ربات
• معیارهای پذیرش

بنابراین، فهرست کامل محصولات باید پیش از تأیید سازگاری چندمدلی ارزیابی شود.

۹. قابلیت‌های بازرسی بینایی در بیگ برد اینداستریال / سی‌ان آی‌سی

شرکت بیگ برد اینداستریال، که پیشتر با نام هاربین شیمادا بیگ برد اینداستریال فعالیت می‌کرد، راه‌حل‌های یکپارچه‌ی تمیزکاری صنعتی و بینایی ماشین را برای تولید خودرو و تولید دقیق ارائه می‌دهد.

کسب‌وکار تخصصی بینایی ماشین آن، سی‌ان آی‌سی ، شامل شش حوزه‌ی اصلی راه‌حل است:

• اورینت سی — بازرسی ابعادی و هندسی
• سرفیس سی — بازرسی نقص‌های سطحی
• بازرسی مونتاژ — بازرسی مونتاژ و جلوگیری از خطاهای انسانی
• بازرسی داخلی — بازرسی سوراخ‌ها و دیواره‌های داخلی
• بازرسی رنگ — بازرسی نقص‌های سطح رنگ
• الگوریتم و پلتفرم نرم‌افزاری — راه‌حل‌های نرم‌افزاری و الگوریتمی بینایی ماشین

این بازرسی مونتاژ سری محصولات بر روی تأیید مونتاژ و کاربردهای جلوگیری از خطا متمرکز است، از جمله بازرسی در انتهای خط تولید برای موتورها، گیربکس‌ها و سایر مجموعه‌های خودرویی.

بسته به پروژه، این سیستم می‌تواند عملکردهای بینایی ماشینی، خواندن کدها، بازرسی رباتیک، ذخیره‌سازی تصاویر، بازرسی دستی مجدد و قابلیت ردیابی را ترکیب کند.

۱۰. پرسش‌های متداول

پرسش: اگر دقت اعلام‌شده ۹۹ درصد باشد، در مورد موارد باقی‌مانده چه اتفاقی می‌افتد؟

عدد اعلام‌شدهٔ ۹۹ درصد نباید این‌گونه تفسیر شود که در همهٔ شرایط ممکن بازرسی، نتیجه‌ای دقیقاً یکسان حاصل می‌شود.

موارد نامشخص ممکن است ناشی از پوشیده‌بودن، شرایط نوری، تغییرات قطعات یا ویژگی‌هایی باشند که به‌اندازهٔ کافی قابل مشاهده نیستند.

بنابراین، یک سیستم کاربردی می‌تواند شامل بازرسی دستی مجدد برای موارد نامشخص تعریف‌شده باشد، درحالی‌که نمونه‌های جمع‌آوری‌شده را می‌توان برای بهبود پارامترها و الگوریتم‌های بازرسی به‌کار برد.

پرسش: چرا استفاده از چند ربات ضروری است؟

مجموعه‌های خودرویی سه‌بعدی هستند و نقاط بازرسی ممکن است در جهات مختلفی پخش شده باشند.

ربات‌های متعدد می‌توانند بار کار بازرسی را بر اساس ناحیهٔ دید یا گروه بازرسی بین خود تقسیم کنند، که این امر به کاهش مسافت طی‌شدهٔ ربات‌ها و حفظ شرایط ثابت‌تر تصویربرداری کمک می‌کند.

پیکربندی نهایی ربات باید بر اساس توزیع نقاط بازرسی و تاکت تولید مورد نیاز تعیین شود.

پ: ارزش عملی حفظ یک تصویر کلی از مونتاژ چیست؟

تصویر کلی سند بصری اصلی از وضعیت مونتاژ در نقطهٔ بازرسی پایان خط تولید را فراهم می‌کند.

اگر در زمانی بعدی مشکلی در کیفیت شناسایی شود، سازنده می‌تواند سند مربوطه را بازیابی کرده و وضعیت مونتاژ را در لحظهٔ بازرسی بررسی کند.

این امر به ردیابی، تحلیل کیفیت و بهبود فرآیند کمک می‌کند.

پ: آیا این سیستم قادر به بازرسی مدل‌های مختلف موتور است؟

بله، این سیستم را می‌توان برای شناسایی محصول و تغییر خودکار برنامه‌ها بین مدل‌های مختلف طراحی کرد.

با این حال، سازگان واقعی به تفاوت‌های موجود در ابعاد مونتاژ، محل قرارگیری اجزا، الزامات بازرسی و مسیرهای حرکتی ربات بستگی دارد.

بنابراین، در طول طراحی سیستم باید فهرست کاملی از مدل‌های موتور و گیربکس ارائه شود تا برنامه‌های بازرسی مورد نیاز و پیکربندی ربات‌ها قابل ارزیابی باشند.

نتیجه‌گیری

سیستم بینایی پوکا-یوکه در انتهای خط، یک نقطه کنترل خودکار کیفیت برای مونتاژهای پیچیده خودرو فراهم می‌کند.

برای موتورها و گیربکس‌ها، این سیستم می‌تواند ترکیبی از موارد زیر را ارائه دهد:

خواندن کد + بینایی رباتیک + تأیید قطعات + ذخیره‌سازی تصویر کلی + بازرسی دستی مجدد + ردیابی‌پذیری

کلید موفقیت یک سیستم، صرفاً انتخاب دوربینی با وضوح بالا نیست. ابتدا باید نیازهای بازرسی به‌صورت دقیق به موارد زیر تبدیل شوند: موارد بازرسی، معیارهای پذیرش، موقعیت‌های دوربین، مسیرهای ربات، شرایط روشنایی و نیازهای ذخیره‌سازی داده‌ها .

با پیکربندی مناسب، بازرسی بینایی خودکار می‌تواند مرحله تأیید نهایی یکنواختی را قبل از خروج مونتاژ موتور یا گیربکس از خط تولید فراهم کند.

بیگ برد اینداستریال / سی‌ان آی‌اسی می‌تواند سیستم‌های سفارشی‌سازی‌شدهٔ بینایی ماشین در انتهای خط و سیستم‌های جلوگیری از خطاهای مونتاژ را بر اساس ساختار قطعهٔ کار، موارد بازرسی، تغییرات محصول و ریتم تولید توسعه دهد.