엔진 및 변속기 조립 공정의 최종 검사용 비전 포카요케 시스템: 누락 또는 오설치 부품의 자동 탐지

개요

누락되거나 잘못 설치된 부품은 자동차 생산 라인 최종 공정에서 수작업으로 식별하기 가장 어려운 조립 결함 중 하나이다.

디젤 엔진, 가솔린 엔진, 변속기 등 자동차 조립 제품에 대해 최종 검사용 비전 포카요케 시스템을 통해 볼트, 세리핀 벨트, 명판, 인증서, 팬, 필터와 같은 핵심 부품을 자동으로 검사할 수 있다. 볼트, 세리핀 벨트, 명판, 인증서, 팬, 필터 .

체인 플레이트 이송, 산업용 카메라, 로봇 기반 검사, 코드 판독, 이미지 기반 검증 기술을 융합함으로써 완성된 조립 제품이 생산 라인을 떠나기 전 실시간 품질 체크포인트를 제공한다.

설명된 시스템은 70초의 생산 타크를 지원하며 공개적으로 명시된 99% 정확도를 달성한다. 이 시스템은 이미지 보관, 추적 가능성 및 부재/오조립 데이터 분석 기능을 갖추고 있다.

1. 왜 부재 또는 오조립이 최종 검사 공정에서 중대한 위험 요인인가

조립 결함은 전통적인 치수 결함과 다르다.

치수 편차는 일반적으로 게이지나 측정 시스템으로 식별할 수 있다. 그러나 조립 오류는 부품이 실제로 존재하는지, 올바르게 위치했는지, 올바르게 설정되었는지 여부를 확인해야 한다.

엔진 또는 변속기 조립 라인에서 작업자는 다음 사항을 확인해야 한다.

• 볼트가 설치되었는지
• 뱀 모양 벨트가 올바르게 설치되었는지 여부
• 명판이 있는지 여부
• 인증서가 부착되었는지 여부
• 팬이 설치되었는지 여부
• 필터가 설치되었는지 여부
• 기타 지정된 부품들이 존재하고 올바른 위치에 있는지 여부

생산 타크가 짧고 부품 수가 많을 경우, 전적으로 수동 시각 검사에 의존하면 반복적인 검사 업무 부담이 크게 증가한다.

최종 공정 검사의 중요성

조립 완료 후 라인을 이탈하기 전에 누락되거나 잘못 설치된 부품을 식별하지 못할 경우, 해당 문제는 하류 조립 공정이나 차량 테스트, 혹은 현장 서비스 단계에서야 비로소 드러날 수 있다.

자동화된 최종 공정 검사 스테이션은 최종 확인 지점 역할을 제공한다:

조립 → 시각 검사 → 양품/불량 판정 → 추적성 확보 → 출하 또는 재작업

이 시스템의 목적은 단순히 작업자를 대체하는 데 있는 것이 아니다. 대신, 정의된 검사 항목에 대해 일관된 자동 검사를 수행하고, 생산 종료 시 조립 품의 상태를 기록한다.

2. 장비 구성: 체인-플레이트 컨베이어 + 로봇 시각 검사

설명된 종단 검사 시스템은 체인-플레이트 컨베이어와 로봇 검사 구성을 사용한다 .

조립 구조 및 검사 포인트 분포에 따라, 시스템은 단일 로봇 또는 복수 로봇을 사용할 수 있다.

체인-플레이트 운반

체인-플레이트 컨베이어는 엔진 또는 변속기 조립체를 검사 구역으로 이동시킨다.

운반 시스템은 명확히 정의된 검사 위치를 제공하며, 검사 공정을 생산 라인에 통합한다.

로봇 카메라 검사

로봇이 검사 카메라를 조립 라인 주변으로 운반하거나 위치시킨다.

이는 자동차 파워트레인 조립체가 복잡한 3차원 형상을 가지기 때문에 중요하다. 검사 지점은 다음 영역 전반에 걸쳐 분포될 수 있다.

• 상부 표면
• 측면 표면
• 전방 및 후방 영역
• 단면
• 오목한 영역
• 기타 부품별 특정 위치

로봇 구성을 사용하면 고정식 카메라를 다수 설치하지 않고도 다양한 관측 위치에 검사 시스템을 도달시킬 수 있다.

3. 이 시스템은 무엇을 검사할 수 있나요?

이 시스템은 고객의 검사 요구 사항에 따라 누락되었거나 잘못 설치된 부품을 탐지하도록 설정할 수 있습니다.

대표적인 검사 대상은 다음과 같습니다.

볼트

이 시스템은 지정된 볼트 위치에 기대되는 부품이 있는지를 확인할 수 있습니다.

검사가 단순히 존재 해당 부품의 유무만 판정해야 하는지, 아니면 조임 위치, 방향 또는 기타 특성도 평가해야 하는지 는 프로젝트 사양 단계에서 정의되어야 합니다.

세르펜틴 벨트

세르펜타인 벨트가 장착된 엔진의 경우, 머신 비전을 통해 벨트가 존재하는지 여부와 보이는 배선 경로가 정의된 검사 조건과 일치하는지를 확인할 수 있습니다.

명판 및 인증서

이 시스템은 식별 관련 부품의 존재 여부와 위치를 확인할 수 있습니다.

제품 식별 또는 추적성이 요구될 때 코드 읽기 기능도 통합할 수 있습니다.

팬 및 필터

비전 시스템은 지정된 부품의 존재 여부와 조립 후 육안으로 확인 가능한 설치 상태를 검증할 수 있습니다.

실제 검사 기준은 부품의 형상과 관련 특징이 조립 후에도 육안으로 식별 가능한지 여부에 따라 달라집니다.

4. 양호/불량을 넘어서: 코드 읽기 및 이미지 추적성

라인 종료 비전 시스템의 중요한 특징 중 하나는 단순히 양호 또는 불량 결과만 출력하는 것을 넘어선다는 점입니다.

설명된 시스템은 다음 기능을 통합할 수 있습니다:

• 코드 읽기
• 머신 비전 검사
• 전체 조립 이미지 촬영
• 수동 재검사
• 추적성
• 누락되거나 잘못된 조립 데이터 분석

전체 이미지 보관

검사 기록의 일부로 완성 조립체 이미지를 보관할 수 있다.

이 기능은 중요한 추적 가능성 기능을 제공한다.

하류 조립 공정 또는 납품 후 품질 문제가 확인된 경우, 제조사는 기록된 이미지를 조회하여 생산 라인에서 출하될 당시의 조립 상태를 확인할 수 있다.

이를 통해 해당 결함이 최종 검사 시점에 이미 관찰되었는지, 아니면 이후 공정에서 발생했는지를 판단하는 데 도움을 줄 수 있다.

5. 기술 사양

다음 사양은 설명된 맞춤형 시스템에 대한 공개된 제품 정보를 기반으로 한다.

항목	사양
장비 유형	체인 플레이트 컨베이어 + 로봇 비전 검사
응용 분야	상용 차량, 승용 차량 및 신에너지 차량 관련 응용 분야
작업물	디젤 엔진 조립체, 가솔린 엔진 조립체, 변속기 조립체
장비의 차원	약 11.23 × 5.04 × 3.14 m
구성	단일 로봇 또는 다중 로봇
생산 타크	70초, 작업물에 따라 사용자 정의 가능
공개된 정확도 사양	99%
산업용 카메라	20 MP
조명	대형 고휘도 광원 + 고휘도 바 조명
로봇 옵션	FANUC, ABB, KUKA, Yaskawa, SIASUN, ELITE 및 기타
제어 시스템	Siemens, Mitsubishi, Advantech 산업용 컴퓨터
검사 기능	코드 인식, 부품 검사, 전체 이미지 캡처, 수동 재검사, 추적성 및 데이터 분석
장비 설계	맞춤형 / 비표준

실제 카메라, 조명, 로봇 및 소프트웨어 구성은 조립 구조와 검사 요구 사항에 따라 선택해야 한다.

6. 주요 선정 고려 사항

6.1 시스템 설계 전에 모든 검사 항목을 정의하라

‘볼트가 설치되었는가’와 ‘볼트가 올바르게 조여졌는가’는 서로 다른 검사 요구 사항이다.

마찬가지로:

• 벨트가 있는가?
• 벨트가 올바른 경로로 배선되었는가?
• 명판이 있는가?
• 식별 코드가 읽히는가?
• 파이프가 연결되어 있는가?
• 파이프가 올바른 방향으로 연결되어 있는가?

이러한 요구 사항은 다양한 영상 촬영 방법과 검사 로직을 필요로 할 수 있습니다.

따라서 첫 번째 단계는 완전한 검사 항목 목록을 작성하는 것입니다 그리고 각 항목에 대한 허용 기준을 정의하는 것입니다.

6.2 로봇 수는 검사 지점 분포에 따라 달라집니다

완전한 엔진 또는 변속기 조립체는 여러 표면에 걸쳐 분포된 검사 지점을 갖습니다.

일부 구성에서는 단일 로봇으로 충분할 수 있지만, 다음 경우엔 여러 대의 로봇이 필요할 수 있습니다.

• 검사 지점이 광범위하게 분포되어 있을 때
• 여러 개의 시야 각도가 필요할 때
• 특정 영역에 접근하기 어려울 때
• 생산 타크트가 빡빡함
• 병렬 이미지 획득이 필요함

로봇 수는 전체 부품 크기만으로 정하는 대신, 실제 검사 포인트 맵을 기반으로 결정해야 함

6.3 이미지 저장 요구사항은 조기에 정의되어야 함

전체 조립 이미지 보관은 유용한 추적성을 제공하지만, 동시에 데이터 저장 요구사항도 발생시킴

운전 개시 전에 프로젝트에서 다음 사항을 정의해야 함

• 어떤 이미지를 보관할 것인지
• 이미지 해상도
• 파일 형식
• 보존 기간
• 일일 조립 완료 수량
• 저장 용량
• 데이터 검색 방식

이러한 요구사항은 장비 납품 전에 기술 사양서에 포함시키는 것이 가장 바람직함

6.4 공개 정확도 사양은 실제 샘플을 사용해 검증되어야 한다

공개된 시스템 사양에 명시된 정확도는 99%.

이 수치는 모든 검사 응용 분야에 대해 보편적으로 보장되는 것이 아니라, 제품 수준에서 공표된 사양으로 이해되어야 한다

실제 성능은 다음 요인에 따라 달라진다.

• 부품의 가시성
• 카메라 해상도
• 조명
• 표면 상태
• 가림 현상
• 제품 다양성
• 검사 알고리즘
• 시료 품질
• 정의된 승인 기준

안전이 중대한 영향을 미치거나 결과가 심각한 검사 항목의 경우, 승인 기준은 대표적인 양산 샘플을 사용해 별도로 정의하고 검증되어야 한다

7. 시스템이 명확한 결정을 내릴 수 없을 때는 어떻게 되는가?

모든 이미지가 항상 완벽하게 분류될 수 있다고 가정하고 기계 비전 시스템을 설계해서는 안 된다.

실제 양산 환경에서는 부품이 부분적으로 가려질 수 있고, 조명 조건이 달라질 수 있으며, 표면에서 빛이 반사되거나, 검사 대상 특징이 현재 촬영 각도에서는 단순히 보이지 않을 수도 있다.

따라서 실용적인 시스템에는 수동 재검사 절차 가 정의된 불확실한 경우 또는 부적합 사례에 대해 포함될 수 있다.

작업 흐름은 다음과 같을 수 있다.

자동 검사 → 명확한 양호 판정 → 출하

자동 검사 → 명확한 불량 판정 → 재작업/폐기

자동 검사 → 불확실한 결과 → 수동 재검사

이 방식은 반복적인 검사 작업을 자동화하면서도 예외 상황에 대해 통제된 대응 방법을 유지할 수 있게 한다.

8. 다중 모델 생산 및 제품 전환

자동차 공장에서는 일반적으로 동일한 생산 라인에서 여러 종류의 엔진 또는 변속기 모델을 생산한다.

라인 종단 비전 시스템은 코드 판독과 제품 프로그램 전환 기능을 통합하여, 식별된 모델에 따라 적절한 검사 프로그램을 자동으로 선택할 수 있다.

일반적인 진행 절차는 다음과 같다.

제품 식별 → 프로그램 선택 → 로봇 경로 선택 → 모델별 검사 → 결과 기록

그러나 서로 다른 모델 간에는 다음 요소에서 상당한 차이가 있을 수 있다.

• 전체 치수
• 부품 위치
• 검사 포인트
• 카메라 위치
• 로봇 이동 경로
• 수용 기준

따라서 다중 모델 호환성을 확정하기 전에 전체 제품 목록을 철저히 평가해야 한다.

9. 빅 버드 인더스트리얼 / CN ISEE의 비전 검사 역량

빅 버드 인더스트리얼, 이전 이름은 하얼빈 시마다 빅 버드 인더스트리얼 자동차 및 정밀 제조 분야를 위한 통합 산업용 세척 및 머신 비전 솔루션을 제공한다.

전문 기계 비전 사업부는 CN ISEE 로, 6개 주요 솔루션 분야를 아우른다.

• Orient See — 차원 및 기하학적 검사
• Surface See — 표면 결함 검사
• Assembly See — 조립 검사 및 오류 방지
• Inner See — 내부 구멍 및 내벽 검사
• 페인트 확인 — 페인트 표면 결함 검사
• 알고리즘 및 소프트웨어 플랫폼 — 머신 비전 소프트웨어 및 알고리즘 솔루션

이 Assembly See 이 시리즈는 엔진, 변속기 및 기타 자동차 조립체에 대한 최종 공정 검사 등 조립 검증 및 오류 방지 응용 분야에 중점을 둡니다.

프로젝트에 따라 이 시스템은 머신 비전, 코드 판독, 로봇 기반 검사, 이미지 저장, 수작업 재검사 및 추적성 기능을 통합할 수 있습니다.

10. 자주 묻는 질문

질문: 공표된 정확도가 99%일 경우, 나머지 1%는 어떻게 되나요?

공표된 99% 수치는 모든 가능한 검사 조건에서 항상 동일한 결과를 보장한다는 의미로 해석해서는 안 됩니다.

불확실한 사례는 가림 현상, 조명 조건, 부품 변동성 또는 충분히 식별되지 않는 특징 등으로 인해 발생할 수 있습니다.

따라서 실용적인 시스템은 정의된 불확실 사례에 대해 수동 재검사를 포함할 수 있으며, 수집된 샘플은 검사 파라미터 및 알고리즘 개선에 활용될 수 있다.

질문: 왜 여러 대의 로봇이 필요할까요?

자동차 조립품은 3차원적이며, 검사 지점은 여러 방향에 걸쳐 분포될 수 있다.

여러 대의 로봇은 관측 영역 또는 검사 그룹을 기준으로 검사 부담을 분담함으로써 로봇 이동 거리를 줄이고 보다 일관된 촬영 조건을 유지하는 데 도움을 줄 수 있다.

최종 로봇 배치는 검사 지점 분포 및 요구되는 생산 타크(takt)에 따라 결정되어야 한다.

질문: 전체 조립품 이미지를 보관하는 것의 실용적 가치는 무엇인가요?

전체 이미지는 라인 종료 검사 지점에서 조립품 상태를 기록한 원본 시각 자료를 제공한다.

나중에 품질 문제가 확인될 경우 제조사는 해당 기록을 조회하여 검사 당시의 조립품 상태를 검토할 수 있다.

이를 통해 추적 가능성 확보, 품질 분석 및 공정 개선을 지원할 수 있습니다.

질문: 이 시스템으로 다양한 엔진 모델을 검사할 수 있나요?

네, 이 시스템은 제품 식별 및 다중 모델 프로그램 전환 기능을 갖추도록 설계할 수 있습니다.

다만 실제 호환성은 조립 치수 차이, 부품 배치 위치, 검사 요구 사항 및 로봇 경로 등에 따라 달라집니다.

따라서 시스템 설계 단계에서 엔진 및 변속기 모델의 전체 목록을 제공해야 하며, 이에 따라 필요한 검사 프로그램과 로봇 설정을 평가할 수 있습니다.

결론

라인 종단 비전 포카요케 시스템은 복잡한 자동차 조립품에 대한 자동화된 품질 점검 수단을 제공합니다.

엔진 및 변속기의 경우, 이 시스템은 다음 기능을 통합할 수 있습니다:

코드 인식 + 로봇 비전 + 부품 검증 + 전체 이미지 저장 + 수동 재검사 + 추적 가능성

성공적인 시스템 구축의 핵심은 단순히 고해상도 카메라를 선택하는 데 있지 않습니다. 먼저 검사 요구 사항을 명확히 정의된 검사 항목, 수용 기준, 카메라 위치, 로봇 경로, 조명 조건 및 데이터 보관 요구사항 .

적절한 설정을 통해 자동 시각 검사 시스템은 엔진 또는 변속기 어셈블리가 생산 라인을 벗어나기 전 최종 검증 단계를 일관되게 수행할 수 있다.

빅 버드 인더스트리얼 / CN 아이시 작업물 구조, 검사 항목, 제품 변동성 및 생산 타크에 따라 맞춤형 종료 공정 머신 비전 시스템 및 조립 오류 방지 시스템을 개발할 수 있다.