Eind-van-de-lijn visueel poka-yoke-systeem voor motor- en versnellingsbakmontage: geautomatiseerde detectie van ontbrekende en verkeerd geïnstalleerde onderdelen

Overzicht

Ontbrekende of verkeerd geïnstalleerde onderdelen behoren tot de moeilijkst te herkennen montagegebreken bij handmatige inspectie aan het einde van een automobielproductielijn.

Voor dieselmotoren, benzinemotoren, versnellingsbakken en andere auto-onderdelenmontages kan een eind-van-de-lijn visueel poka-yoke-systeem kritieke onderdelen automatisch inspecteren, zoals bouten, tandriemen, typeplaten, certificaten, ventilatoren en filters .

Door kettingplaattransport, industriële camera’s, robotgebaseerde inspectie, codelezing en beeldgebaseerde verificatie te combineren, biedt het systeem een online kwaliteitscontrolepunt voordat de voltooide montage de productielijn verlaat.

Het beschreven systeem ondersteunt een productietakt van 70 seconden en een openbaar gespecificeerde nauwkeurigheid van 99% , inclusief beeldopslag, traceerbaarheid en analyse van ontbrekende of onjuiste montagegegevens.

1. Waarom ontbrekende of onjuiste montage een kritiek risico aan het einde van de lijn is

Montagefouten verschillen van conventionele dimensionele fouten.

Een dimensionele afwijking kan vaak worden vastgesteld met een maatlat of meetsysteem. Montagefouten daarentegen vereisen vaak verificatie van of een component werkelijk aanwezig is, correct gepositioneerd of correct geconfigureerd.

Op een motor- of versnellingsbakmontagelijn moeten operators mogelijk bevestigen:

• Of bouten zijn geïnstalleerd
• Of de slingerriem correct is geïnstalleerd
• Of het naamplaatje aanwezig is
• Of het certificaat is bevestigd
• Of de ventilator is geïnstalleerd
• Of het filter is geïnstalleerd
• Of andere gespecificeerde onderdelen aanwezig zijn en correct gepositioneerd

Wanneer de productietakt kort is en het aantal onderdelen hoog, leidt volledige afhankelijkheid van handmatige visuele inspectie tot een aanzienlijke herhalende inspectiewerklast.

Waarom eindinspectie belangrijk is

Als een ontbrekend of verkeerd geïnstalleerd onderdeel niet wordt opgemerkt voordat de assemblage de lijn verlaat, kan het probleem pas zichtbaar worden tijdens latere assemblage, voertuigtesten of field service.

Een geautomatiseerde eindinspectiestation biedt een laatste verificatiepunt:

Montage → Visuele inspectie → OK / NG-resultaat → Traceerbaarheid → Goedkeuring of herbewerking

Het doel is niet eenvoudigweg om operators te vervangen. In plaats daarvan biedt het systeem een consistente, geautomatiseerde controle voor gedefinieerde inspectiepunten en maakt een registratie van de toestand van de montage aan het einde van de productie.

2. Uitrustingconfiguratie: Kettingplaattransporteur + robotische visuele inspectie

Het beschreven eind-controlesysteem gebruikt een kettingplaattransporteur en robotische visuele inspectieconfiguratie .

Afhankelijk van de montagestructuur en de verdeling van inspectiepunten kan het systeem één robot of meerdere robots gebruiken.

Kettingplaattransport

De kettingplaattransporteur vervoert de motor- of versnellingsbakmontage door de inspectiestation.

Het transportsysteem biedt een gedefinieerde inspectiepositie en integreert het inspectieproces in de productielijn.

Robotische camera-inspectie

Robots dragen of positioneren de inspectiecamera’s rond de assemblage.

Dit is belangrijk omdat automobiel-aandrijflijnassemblages complexe driedimensionale vormen hebben. Inspectiepunten kunnen verspreid zijn over:

• Bovenvlakken
• Zijvlakken
• Voor- en achtergebieden
• Eindvlakken
• Ingezakte gebieden
• Andere, specifieke locaties op onderdelen

Een robotconfiguratie stelt het inspectiesysteem in staat om verschillende kijkposities te bereiken zonder een groot aantal permanent vastgemonteerde camera’s te vereisen.

3. Wat kan het systeem inspecteren?

Het systeem kan worden geconfigureerd om ontbrekende of verkeerd geïnstalleerde onderdelen te detecteren, conform de inspectievereisten van de klant.

Typische inspectieobjecten zijn onder andere:

Bouten

Het systeem kan verifiëren of op gespecificeerde boutposities de verwachte onderdelen aanwezig zijn.

Of de inspectie alleen hoeft te bepalen aanwezigheid of ook moet beoordelen de aandraaipositie, -oriëntatie of andere kenmerken moet tijdens de projectspecificatie worden gedefinieerd.

Serpentine-riemen

Bij motoren met een slangriem kan machine vision verifiëren of de riem aanwezig is en of de zichtbare routing overeenkomt met de gedefinieerde inspectievoorwaarde.

Naamplaatjes en certificaten

Het systeem kan de aanwezigheid en locatie van identificatiegerelateerde onderdelen verifiëren.

Functies voor het lezen van codes kunnen ook worden geïntegreerd wanneer productidentificatie of traceerbaarheid vereist is.

Ventilatoren en filters

Het vision-systeem kan controleren of gespecificeerde onderdelen aanwezig zijn en of ze zichtbaar correct zijn geïnstalleerd.

De daadwerkelijke inspectiecriteria hangen af van de geometrie van het onderdeel en van het feit of het relevante kenmerk na montage nog zichtbaar is.

4. Boven OK/NG: Codelezing en beeldtraceerbaarheid

Eén van de belangrijke kenmerken van een eind-van-de-lijn vision-systeem is dat het meer doet dan alleen een OK- of NG-resultaat genereren.

Het beschreven systeem kan integreren:

• Codelezing
• Machinevisieinspectie
• Vastleggen van een algemene assemblageafbeelding
• Handmatige herinspectie
• Traceerbaarheid
• Analyse van ontbrekende of onjuiste assemblagegegevens

Algemene beeldbehoud

De volledige assemblageafbeelding kan worden bewaard als onderdeel van het inspectierapport.

Dit biedt een belangrijke traceerbaarheidsfunctie.

Indien later in de downstreamassemblage of na levering een kwaliteitsprobleem wordt geïdentificeerd, kan de fabrikant de geregistreerde afbeelding ophalen en de assemblageomstandigheden controleren op het moment dat het product de productielijn verliet.

Dit kan helpen bepalen of de omstandigheid al zichtbaar was tijdens de eindinspectie of dat deze mogelijk is ontstaan tijdens een latere processtap.

5. Technische Specificaties

De volgende specificaties zijn gebaseerd op openbaar beschikbare productinformatie voor het beschreven aangepaste systeem.

Item	Specificatie
Apparatuurtype	Kettingplaattransportband + robotgebaseerde visuele inspectie
Toepassing	Commerciële voertuigen, personenauto’s en toepassingen gerelateerd aan nieuwe-energievoertuigen
Werkstukken	Dieselmotorassemblages, benzine-motorassemblages, versnellingsbakassemblages
Afmetingen van de apparatuur	Ongeveer 11,23 × 5,04 × 3,14 m
CONFIGURATIE	Één robot of meerdere robots
Productietakt	70 seconden, aanpasbaar op basis van het werkstuk
Openbaar gespecificeerde nauwkeurigheid	99%
Industriële camera	20 MP
Verlichting	Grote hoge-helderheid lichtbron + hoge-helderheid staafverlichting
Robotopties	FANUC, ABB, KUKA, Yaskawa, SIASUN, ELITE en anderen
Besturingssysteem	Siemens, Mitsubishi, Advantech industriele computer
Inspectiefuncties	Codelezing, onderdeelinspectie, volledige beeldopname, handmatige herinspectie, traceerbaarheid en gegevensanalyse
Apparatuurontwerp	Aangepast / niet-standaard

De werkelijke camera-, verlichtings-, robot- en softwareconfiguraties moeten worden geselecteerd op basis van de assemblagestructuur en de inspectievereisten.

6. Belangrijkste selectieoverwegingen

6.1 Definieer elk inspectiepunt voordat het systeem wordt ontworpen

„Controleren of de bout is geïnstalleerd” en „controleren of de bout correct is aangehaald” zijn twee verschillende inspectievereisten.

Evenzo:

• Is de riem aanwezig?
• Is de riem correct gelegd?
• Is het typeplaatje aanwezig?
• Is de identificatiecode leesbaar?
• Is een buis aangesloten?
• Is de buis in de juiste richting aangesloten?

Deze vereisten kunnen verschillende beeldvormingsmethoden en inspectielogica vereisen.

Daarom moet de eerste stap zijn om een volledige inspectie-itemlijst te maken en de acceptatiecriteria voor elk item te definiëren.

6.2 Aantal robots is afhankelijk van de verdeling van inspectiepunten

Een volledige motor- of versnellingsbakassemblage heeft inspectiepunten die over meerdere oppervlakken zijn verdeeld.

Eén robot kan voldoende zijn voor sommige configuraties, terwijl meerdere robots nodig kunnen zijn wanneer:

• Inspectiepunten wijdverspreid zijn
• Meerdere kijkhoeken vereist zijn
• Bepaalde gebieden moeilijk toegankelijk zijn
• De productietakt is strak
• Parallelle beeldacquisitie is vereist

Het aantal robots moet daarom worden bepaald op basis van de werkelijke inspectiepuntenkaart, in plaats van eenvoudigweg op basis van de totale afmeting van het werkstuk.

6.3 Vereisten voor beeldopslag moeten vroegtijdig worden gedefinieerd

Algemene bewaring van assemblagebeelden kan waardevolle traceerbaarheid bieden, maar veroorzaakt ook vereisten voor gegevensopslag.

Vóór inbedrijfstelling moet het project definiëren:

• Welke beelden moeten worden bewaard
• Beeldresolutie
• Bestandsformaat
• Bewaarperiode
• Aantal geproduceerde assemblages per dag
• Opslagcapaciteit
• Methode voor gegevensophaal

Deze vereisten worden het beste opgenomen in de technische specificatie vóór levering van de apparatuur.

6.4 Openbare nauwkeurigheidsspecificaties moeten worden gevalideerd aan de hand van werkelijke monsters

De openbaar vermelde systeemspecificatie geeft een nauwkeurigheid van 99%.

Dit cijfer dient te worden begrepen als een productniveau-specificatie die gepubliceerd is, en niet als een universele garantie voor elke inspectietoepassing.

De werkelijke prestaties hangen af van factoren zoals:

• Zichtbaarheid van componenten
• Camera resolutie
• Verlichting
• Oppervlaktoestand
• Verdecking
• Productvariatie
• Inspectie-algoritme
• Monsterkwaliteit
• Gedefinieerde acceptatiecriteria

Voor veiligheidscritische of hooggevolginspectie-items dienen de acceptatiecriteria daarom afzonderlijk te worden gedefinieerd en te worden gevalideerd met behulp van representatieve productiemonsters.

7. Wat gebeurt er wanneer het systeem geen duidelijke beslissing kan nemen?

Er mag geen machinesight-systeem worden ontworpen op basis van de veronderstelling dat elke afbeelding altijd perfect classificeerbaar is.

In echte productieomgevingen kunnen onderdelen gedeeltelijk geblokkeerd zijn, kan de belichting variëren, kunnen oppervlakken licht reflecteren of is een inspectiefunctie mogelijk gewoon niet zichtbaar onder de beschikbare hoek.

Een praktisch systeem kan daarom een handmatig herinspectieproces omvatten voor gedefinieerde onzekere of niet-conforme gevallen.

De werkwijze kan als volgt zijn:

Automatische inspectie → Duidelijke OK → Goedkeuring

Automatische inspectie → Duidelijke NG → Herwerkingsopdracht / Afkeuring

Automatische inspectie → Onzeker resultaat → Handmatige herinspectie

Deze aanpak stelt automatisering in staat om repetitieve inspecties uit te voeren, terwijl er tegelijkertijd een gecontroleerde methode wordt behouden voor uitzonderlijke gevallen.

8. Productie van meerdere modellen en productwijziging

Automobielproductiefaciliteiten produceren vaak meerdere motormodellen of transmissiemodellen op dezelfde productielijn.

Een eind-van-de-lijn vision-systeem kan codelezing en productprogrammaswitching integreren, zodat het juiste inspectieprogramma wordt geselecteerd op basis van het geïdentificeerde model.

Een typisch proces is:

Productidentificatie → Programmakeuze → Robotbaankeuze → Modelspecifieke inspectie → Resultaatregistratie

Verschillende modellen kunnen echter aanzienlijke verschillen vertonen in:

• Totale afmetingen
• Componentposities
• Inspectiepunten
• Camera-posities
• Robotbanen
• Acceptatiecriteria

Daarom dient de volledige productlijst te worden beoordeeld voordat multi-modelcompatibiliteit wordt bevestigd.

9. Visioninspectiemogelijkheden bij Big Bird Industrial / CN ISEE

Big Bird Industrial, voordien Harbin Shimada Big Bird Industrial, verstrekt geïntegreerde industriële reinigings- en machinevisionoplossingen voor de automobiel- en precisieproductiesector.

Zijn gespecialiseerde machine vision-bedrijf, CN ISEE , bestrijkt zes belangrijke oplossingsgebieden:

• Orient See — dimensionele en geometrische inspectie
• Surface See — oppervlaktegebrekinspectie
• Assembly See — assemblageinspectie en foutbestendigheid
• Inner See — inspectie van interne gaten en binnenwanden
• Verfinspectie — inspectie van oppervlaktegebreken in de verflaag
• Algoritme en softwareplatform — software- en algoritmeoplossingen voor machinevisie

De Assembly See de serie richt zich op assemblageverificatie en foutbestendige toepassingen, waaronder eindcontrole van motoren, versnellingsbakken en andere automotive-assemblages.

Afhankelijk van het project kan het systeem machinevisie, codelezing, robotgeleide inspectie, beeldopslag, handmatige herinspectie en traceerbaarheidsfuncties combineren.

10. Veelgestelde vragen

V: Wat gebeurt er wanneer de gepubliceerde nauwkeurigheid 99% bedraagt? En wat is er met de overige gevallen?

Het gepubliceerde cijfer van 99% mag niet worden geïnterpreteerd als een garantie dat elke mogelijke inspectieomstandigheid exact hetzelfde resultaat oplevert.

Onzekere gevallen kunnen ontstaan door verberging, belichtingsomstandigheden, onderdelenvariaties of kenmerken die onvoldoende zichtbaar zijn.

Een praktisch systeem kan daarom handmatige herinspectie omvatten voor gedefinieerde onzekere gevallen, terwijl verzamelde monsters kunnen worden gebruikt om inspectieparameters en algoritmes te verbeteren.

V: Waarom zijn meerdere robots nodig?

Automobielassemblages zijn driedimensionaal en inspectiepunten kunnen over meerdere richtingen verspreid zijn.

Meerdere robots kunnen de inspectietaak verdelen op basis van kijkgebied of inspectiegroep, wat kan bijdragen aan een vermindering van de robotbeweging en een constantere beeldkwaliteit.

De uiteindelijke robotconfiguratie dient te worden bepaald op basis van de verdeling van inspectiepunten en de vereiste productietakt.

V: Wat is de praktische waarde van het behouden van een algemene assemblageafbeelding?

De algemene afbeelding biedt een oorspronkelijk visueel registratiebewijs van de toestand van de assemblage op het eind-van-de-lijn-inspectiepunt.

Indien later een kwaliteitsprobleem wordt geïdentificeerd, kan de fabrikant het bijbehorende registratiebewijs ophalen en de toestand van de assemblage op het moment van inspectie bekijken.

Dit kan de traceerbaarheid, kwaliteitsanalyse en procesverbetering ondersteunen.

V: Kan het systeem verschillende motormodellen inspecteren?

Ja, het systeem kan worden ontworpen voor productidentificatie en schakelen tussen programma’s voor meerdere modellen.

De werkelijke compatibiliteit hangt echter af van verschillen in montageafmetingen, onderdeelposities, inspectievereisten en robotbanen.

Een volledige lijst van motoren- en versnellingsbakmodellen dient daarom tijdens het systeemontwerp te worden verstrekt, zodat de benodigde inspectieprogramma’s en robotconfiguraties kunnen worden beoordeeld.

Conclusie

Een vision-poka-yoke-systeem aan het einde van de lijn biedt een geautomatiseerde kwaliteitscontrole voor complexe automotive-assemblages.

Voor motoren en versnellingsbakken kan het systeem de volgende functies combineren:

Codelezing + Robotvision + Onderdeelverificatie + Opslag van de volledige afbeelding + Handmatige herinspectie + Traceerbaarheid

De sleutel tot een succesvol systeem is niet eenvoudigweg de keuze van een camera met hoge resolutie. De inspectievereisten moeten eerst worden omgezet in duidelijk omschreven inspectiepunten, acceptatiecriteria, cameraposities, robotbanen, belichtingsomstandigheden en eisen voor gegevensbewaring .

Met de juiste configuratie kan geautomatiseerde visuele inspectie een consistente definitieve verificatiestap bieden voordat een motor- of versnellingsbakassemblage de productielijn verlaat.

Big Bird Industrial / CN ISEE kan op maat gemaakte eindcontrole-systemen voor machinevisie en assemblagefoutbestendigheid ontwikkelen op basis van de werkstukstructuur, inspectiepunten, productvariatie en productietakt.