System wizyjny Poka-Yoke na końcu linii do montażu silników i skrzyń biegów: automatyczne wykrywanie brakujących oraz nieprawidłowo zamontowanych elementów

Przegląd

Brakujące lub nieprawidłowo zamontowane elementy należą do najtrudniejszych do zidentyfikowania ręcznie defektów montażu na końcu linii produkcyjnej pojazdów.

Dla silników wysokoprężnych, silników benzynowych, skrzyń biegów oraz innych zespołów motocyklowych system wizyjny Poka-Yoke na końcu linii może automatycznie sprawdzać kluczowe elementy, takie jak śruby, paski klinowe, tabliczki znamionowe, certyfikaty, wentylatory i filtry .

Łącząc transportery taśmowe z płytami łańcuchowymi, przemysłowe kamery, inspekcję robota, odczyt kodów oraz weryfikację opartą na obrazach, system zapewnia punkt kontroli jakości w czasie rzeczywistym przed opuszczeniem gotowego zespołu linii produkcyjnej.

Opisany system obsługuje cykl produkcyjny trwający 70 sekund oraz publicznie określony poziom dokładności wynoszący 99% , z zachowaniem obrazów, śledzeniem i analizą danych dotyczących brakujących lub nieprawidłowych montaży.

1. Dlaczego brak lub nieprawidłowy montaż stanowi krytyczne zagrożenie na etapie końcowym linii produkcyjnej

Wady montażu różnią się od tradycyjnych wad wymiarowych.

Odchylenie wymiarowe można często zidentyfikować za pomocą suwmiarki lub systemu pomiarowego. Błędy montażu wymagają jednak potwierdzenia, czy dany element jest rzeczywiście zamontowany, poprawnie położony lub prawidłowo skonfigurowany.

Na linii montażu silników lub przekładni operatorzy mogą być zobowiązani do potwierdzenia:

• Czy śruby zostały zamontowane
• Czy pasek zębaty jest prawidłowo zamontowany
• Czy tabliczka znamionowa jest obecna
• Czy certyfikat jest załączony
• Czy wentylator jest zamontowany
• Czy filtr jest zamontowany
• Czy inne określone komponenty są obecne i prawidłowo umieszczone

Gdy takt produkcji jest krótki, a liczba komponentów wysoka, całkowite poleganie na ręcznej kontroli wzrokowej generuje znaczne obciążenie powtarzalnymi czynnościami kontrolnymi.

Dlaczego inspekcja na końcu linii ma znaczenie

Jeśli brakujący lub nieprawidłowo zamontowany komponent nie zostanie wykryty przed opuszczeniem przez zespół linii montażowej, problem może ujawnić się dopiero w trakcie kolejnych etapów montażu, testowania pojazdu lub obsługi w terenie.

Zautomatyzowana stacja inspekcji na końcu linii zapewnia końcowy punkt weryfikacji:

Montaż → Kontrola wizyjna → Wynik OK / NG → Śledzoność → Zwolnienie lub ponowna obróbka

Celem nie jest po prostu zastąpienie operatorów. Zamiast tego system zapewnia spójną, zautomatyzowaną kontrolę określonych elementów inspekcyjnych oraz tworzy rejestr stanu zmontowanego wyrobu na końcu procesu produkcji.

2. Konfiguracja sprzętu: Przenośnik taśmowy z płytkami łańcuchowymi + inspekcja wizyjna z użyciem robota

Opisany system kontroli końcowej linii produkcyjnej wykorzystuje przenośnik taśmowy z płytkami łańcuchowymi oraz konfigurację inspekcji wizyjnej z użyciem robota .

W zależności od struktury zmontowanego wyrobu oraz rozmieszczenia punktów kontroli system może wykorzystywać jednego robota lub wiele robotów.

Przenoszenie za pomocą przenośnika taśmowego z płytkami łańcuchowymi

Przenośnik taśmowy z płytkami łańcuchowymi przesuwa zmontowany silnik lub skrzynię biegów przez stację kontroli.

System transportowy zapewnia określone położenie do kontroli i integruje proces kontroli z linią produkcyjną.

Inspekcja kamerowa z użyciem robota

Roboty przewożą lub pozycjonują kamery inspekcyjne wokół złożenia.

Jest to ważne, ponieważ zespoły napędowe pojazdów mają złożone trójwymiarowe geometrie. Punkty inspekcyjne mogą być rozłożone na:

• Powierzchniach górnych
• Powierzchniach bocznych
• Obszarach przednich i tylnych
• Powierzchniach czołowych
• Obszarach zagłębionych
• Innych lokalizacjach specyficznych dla danego komponentu

Konfiguracja robota pozwala systemowi inspekcyjnemu osiągać różne pozycje obserwacyjne bez konieczności stosowania dużej liczby stałych, nieruchomych kamer.

3. Co może sprawdzać ten system?

System można skonfigurować tak, aby wykrywał brakujące lub nieprawidłowo zamontowane elementy zgodnie z wymaganiami klienta dotyczącymi inspekcji.

Typowymi obiektami inspekcji są:

Węzły

System może zweryfikować, czy w określonych pozycjach śrub znajdują się oczekiwane elementy.

Czy inspekcja ma określać wyłącznie obecność czy też także oceniać położenie dokręcenia, orientację lub inne cechy musi zostać zdefiniowane w trakcie specyfikacji projektu.

Paski klinowe

W silnikach wyposażonych w paski klinowe system wizji maszynowej może zweryfikować obecność paska oraz to, czy jego widoczny przebieg odpowiada zdefiniowanym warunkom inspekcji.

Tabliczki znamionowe i certyfikaty

System może zweryfikować obecność i położenie elementów związanych z identyfikacją.

Funkcje odczytu kodów mogą być również zintegrowane, gdy wymagana jest identyfikacja produktu lub śledzoność.

Wentylatory i filtry

System wizyjny może zweryfikować obecność oraz widoczną kondycję montażu określonych komponentów.

Rzeczywiste kryteria inspekcji zależą od geometrii komponentu oraz od tego, czy odpowiednia cecha pozostaje widoczna po zmontowaniu.

4. Poza OK/NG: odczyt kodów i śledzoność obrazów

Jedną z ważnych cech systemu wizyjnego linii końcowej jest to, że wykonuje on więcej niż tylko generowanie wyniku OK lub NG.

Opisany system może integrować:

• Odczyt kodów
• Inspekcja za pomocą wizji maszynowej
• Przechwytywanie ogólnego obrazu złożenia
• Ręczna ponowna inspekcja
• Śledzenie
• Analizę danych dotyczących brakującego/nieprawidłowego złożenia

Ogólna retencja obrazu

Pełny obraz złożenia można zachować jako część dokumentacji inspekcyjnej.

Funkcja ta zapewnia istotną śledzalność.

Jeśli w późniejszym etapie montażu lub po dostawie wykryto problem jakościowy, producent może pobrać zarejestrowany obraz i sprawdzić stan złożenia w momencie opuszczania linii produkcyjnej.

Umożliwia to ustalenie, czy dany stan był już widoczny podczas końcowej kontroli linii, czy też mógł pojawić się w kolejnym procesie.

5. Dane techniczne

Poniższe specyfikacje opierają się na publicznie dostępnych informacjach produktowych dotyczących opisanego systemu dostosowanego.

Element	Specyfikacja
Rodzaj urządzenia	Przenośnik płytowo-łańcuchowy + inspekcja wizyjna z wykorzystaniem robotów
Aplikacja	Zastosowania w pojazdach komercyjnych, osobowych oraz związanych z pojazdami nowej energii
Przedmioty inspekcyjne	Zespolone silniki wysokoprężne, zespolone silniki benzynowe, zespolone skrzynie biegów
Wymiary urządzeń	Około 11,23 × 5,04 × 3,14 m
Konfiguracja	Pojedynczy robot lub wiele robotów
Takt produkcji	70 sekund, dostosowywalne w zależności od przedmiotu obrabianego
Publicznie określona dokładność	99%
Kamery przemysłowe	20 MP
Oświetlenie	Duży źródło światła o wysokiej jasności + lampy prętowe o wysokiej jasności
Opcje robotów	FANUC, ABB, KUKA, Yaskawa, SIASUN, ELITE i inne
System sterowania	Siemens, Mitsubishi, komputer przemysłowy Advantech
Funkcje inspekcyjne	Odczyt kodów, inspekcja komponentów, przechwytywanie ogólnego obrazu, ręczna ponowna inspekcja, śledzenie i analiza danych
Projektowanie urządzeń	Dostosowane / niestandardowe

Rzeczywiste konfiguracje aparatu, oświetlenia, robota i oprogramowania należy dobrać zgodnie ze strukturą montażu oraz wymaganiami dotyczącymi kontroli.

6. Kluczowe kwestie związane z doborem

6.1 Zdefiniowanie każdego elementu kontroli przed zaprojektowaniem systemu

„Sprawdzenie, czy śruba została zamontowana” oraz „sprawdzenie, czy śruba została prawidłowo dokręcona” to dwa różne wymagania kontrolne.

Podobnie:

• Czy pasek jest obecny?
• Czy pasek został poprawnie ułożony?
• Czy tabliczka znamionowa jest obecna?
• Czy kod identyfikacyjny jest czytelny?
• Czy rura jest podłączona?
• Czy rura jest podłączona w poprawnej orientacji?

Te wymagania mogą wymagać różnych metod obrazowania oraz logiki inspekcji.

Dlatego pierwszym krokiem powinno być utworzenie kompletnego wykazu elementów do inspekcji oraz zdefiniowanie kryteriów akceptacji dla każdego elementu.

6.2 Liczba robotów zależy od rozmieszczenia punktów inspekcji

Kompletna jednostka silnikowa lub skrzyni biegów ma punkty inspekcji rozłożone na wielu powierzchniach.

Jeden robot może wystarczyć w niektórych konfiguracjach, natomiast wiele robotów może być wymagane, gdy:

• Punkty inspekcji są szeroko rozproszone
• Wymagane jest kilka kątów widzenia
• Niektóre obszary są trudne do osiągnięcia
• Cykl produkcyjny jest napięty
• Wymagane jest równoległe pozyskiwanie obrazów

Liczba robotów powinna zatem zostać określona na podstawie rzeczywistej mapy punktów kontroli, a nie jedynie na podstawie ogólnych wymiarów przedmiotu obrabianego.

6.3 Wymagania dotyczące przechowywania obrazów należy określić wcześnie

Zachowywanie obrazów całych złożonych zespołów może zapewnić cenną śledzalność, ale generuje również wymagania dotyczące przechowywania danych.

Przed wprowadzeniem systemu do eksploatacji projekt powinien określić:

• Które obrazy należy zachować
• Rozdzielczość obrazu
• Format pliku
• Okres przechowywania
• Liczba złożonych zespołów produkowanych dziennie
• Pojemność magazynowa
• Sposób pobierania danych

Te wymagania najlepiej zawrzeć w specyfikacji technicznej przed dostawą sprzętu.

6.4 Publiczne specyfikacje dokładności należy zweryfikować na rzeczywistych próbkach

Publicznie podana specyfikacja systemu określa dokładność na poziomie 99%.

Wartość tę należy rozumieć jako opublikowaną specyfikację na poziomie produktu, a nie jako uniwersalną gwarancję dla każdej aplikacji inspekcyjnej.

Rzeczywista wydajność zależy od takich czynników jak:

• Widoczność komponentów
• Rozdzielczość aparatu
• Oświetlenie
• Stan powierzchni
• Zasłonięcie
• Zmienność produktu
• Algorytm inspekcji
• Jakość próbki
• Zdefiniowane kryteria akceptacji

Dlatego kryteria akceptacji dla elementów inspekcji kluczowych pod względem bezpieczeństwa lub o wysokich konsekwencjach powinny być oddzielnie zdefiniowane i zweryfikowane przy użyciu reprezentatywnych próbek produkcyjnych.

7. Co dzieje się, gdy system nie jest w stanie podjąć jednoznacznej decyzji?

Żaden system wizji maszynowej nie powinien być projektowany przy założeniu, że każdy obraz będzie zawsze idealnie klasyfikowalny.

W rzeczywistych środowiskach produkcyjnych komponenty mogą być częściowo zasłonięte, oświetlenie może się zmieniać, powierzchnie mogą odbijać światło lub cecha inspekcyjna po prostu może nie być widoczna z dostępnego kąta.

Praktyczny system może więc obejmować ręczny proces ponownej inspekcji dla określonych przypadków niepewnych lub niezgodnych.

Przepływ pracy może wyglądać następująco:

Automatyczna inspekcja → Jednoznaczne OK → Zwolnienie

Automatyczna inspekcja → Jednoznaczne NG → Przeróbka / Odrzucenie

Automatyczna kontrola → niepewny wynik → ręczna ponowna kontrola

To podejście pozwala na zautomatyzowanie powtarzalnych czynności kontrolnych, zachowując przy tym kontrolowaną metodę postępowania w przypadkach wyjątkowych.

8. Produkcja wielu modeli i zmiana produktu

W zakładach motocyklowych często produkowane są wiele modeli silników lub skrzyń biegów na tej samej linii produkcyjnej.

System wizyjny na końcu linii może integrować odczyt kodów i przełączanie programów produktu, dzięki czemu odpowiedni program kontroli jest wybierany zgodnie z rozpoznanym modelem.

Typowy przebieg procesu to:

Identyfikacja produktu → wybór programu → wybór trasy robota → kontrola specyficzna dla modelu → rejestracja wyniku

Jednak różne modele mogą znacznie różnić się pod względem:

• Wymiary ogólne
• Położenia komponentów
• Punkty kontroli
• Położenia kamer
• Tras robotów
• Kryteria akceptacji

Dlatego pełną listę produktów należy ocenić przed potwierdzeniem zgodności wielu modeli.

9. Możliwości inspekcji wizyjnej w Big Bird Industrial / CN ISEE

Big Bird Industrial, dawniej Harbin Shimada Big Bird Industrial, oferta zintegrowanych rozwiązań przemysłowych do czyszczenia i inspekcji wizyjnej dla przemysłu motocyklowego oraz precyzyjnego przemysłu produkcyjnego.

Jego specjalistyczna działalność w zakresie inspekcji wizyjnej, CN ISEE , obejmuje sześć głównych obszarów rozwiązań:

• Orient See — inspekcja wymiarowa i geometryczna
• Surface See — inspekcja wad powierzchniowych
• Inspekcja montażu — inspekcja montażu i zapobieganie błędom
• Inspekcja wewnętrzna — inspekcja otworów wewnętrznych i ścian wewnętrznych
• Inspekcja malowania — inspekcja wad powierzchni malowanej
• Algorytm i platforma oprogramowania — oprogramowanie i rozwiązania algorytmiczne do przemysłowego widzenia maszynowego

The Inspekcja montażu seria skupia się na weryfikacji montażu i zapobieganiu błędom, obejmując inspekcję końcową silników, skrzyń biegów oraz innych zespołów samochodowych.

W zależności od projektu system może łączyć przemysłowe widzenie maszynowe, odczyt kodów, inspekcję robota, przechowywanie obrazów, ręczną ponowną inspekcję oraz funkcje śledzenia.

10. Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

P: Co się dzieje, gdy opublikowana dokładność wynosi 99%? A co z pozostałymi przypadkami?

Opublikowaną wartość 99% nie należy interpretować jako oznaczającą, że każdy możliwy warunek inspekcji da dokładnie ten sam wynik.

Niepewne przypadki mogą wynikać z zakrycia, warunków oświetlenia, różnorodności komponentów lub cech niewystarczająco widocznych.

Praktyczny system może więc obejmować ręczną ponowną inspekcję dla zdefiniowanych przypadków niepewnych, podczas gdy zebrane próbki mogą być wykorzystane do ulepszenia parametrów i algorytmów inspekcji.

P: Dlaczego konieczne są wiele robotów?

Zespolenia samochodowe są trójwymiarowe, a punkty inspekcji mogą być rozłożone w kilku kierunkach.

Wiele robotów może podzielić obciążenie inspekcji według obszaru widzenia lub grupy inspekcji, co może pomóc zmniejszyć przejazdy robotów oraz zapewnić bardziej spójne warunki obrazowania.

Ostateczna konfiguracja robota powinna zostać określona na podstawie rozkładu punktów inspekcji oraz wymaganego taktu produkcji.

P: Jaka jest praktyczna wartość zachowywania ogólnego obrazu złożenia?

Ogólny obraz zapewnia oryginalny wizualny zapis stanu złożenia w punkcie kontroli końcowej.

Jeśli później wykryto problem jakościowy, producent może odzyskać odpowiedni zapis i przeanalizować stan złożenia w momencie kontroli.

Może to wspierać śledzenie, analizę jakości oraz doskonalenie procesów.

P: Czy system może kontrolować różne modele silników?

Tak, system można zaprojektować tak, aby identyfikował produkty i przełączał się między programami dla wielu modeli.

Jednak rzeczywista zgodność zależy od różnic w wymiarach złożenia, położeniu komponentów, wymaganiach kontroli oraz trajektoriach ruchu robota.

W związku z tym podczas projektowania systemu należy dostarczyć pełnej listy modeli silników i skrzyń biegów, aby można było ocenić wymagane programy kontroli oraz konfiguracje robota.

Wniosek

System wizyjny poka-yoke na końcu linii zapewnia zautomatyzowany punkt kontroli jakości dla złożonych zespołów samochodowych.

Dla silników i przekładni system może łączyć:

Odczyt kodów + Wizja robota + Weryfikacja komponentów + Zapis ogólnego obrazu + Ręczna ponowna kontrola + Śledzalność

Kluczem do skutecznego systemu nie jest po prostu wybór aparatu o wysokiej rozdzielczości. Wymagania dotyczące kontroli należy najpierw przetłumaczyć na jednoznacznie określone punkty kontroli, kryteria akceptacji, położenia aparatów, trajektorie ruchu robotów, warunki oświetlenia oraz wymagania dotyczące przechowywania danych .

Dzięki odpowiedniej konfiguracji zautomatyzowana kontrola wizyjna może zapewnić spójny końcowy etap weryfikacji przed opuszczeniem linii produkcyjnej przez zmontowany silnik lub przekładnię.

Big Bird Industrial / CN ISEE może opracowywać dostosowane do potrzeb systemy wizji maszynowej i zapobiegania błędom montażowym na końcu linii produkcyjnej, uwzględniając strukturę detali, punkty kontroli, różnice w produktach oraz takt produkcji.