Sistem de vizualizare Poka-Yoke la finalul liniei pentru asamblarea motoarelor și transmisiilor: detectare automată a componentelor lipsă sau montate incorect

Prezentare generală

Componentele lipsă sau montate incorect reprezintă unele dintre cele mai dificile defecțiuni de asamblare de identificat manual la finalul unei linii de producție auto.

Pentru motoare diesel, motoare pe benzină, transmisii și alte asamblări auto, un sistem de vizualizare Poka-Yoke la finalul liniei poate inspecta automat componente critice, cum ar fi șuruburi, curele multiple, plăcuțe identificatoare, certificate, ventilatoare și filtre .

Prin combinarea transportului pe bandă cu plăci articulate, camerelor industriale, inspecției robotizate, citirii codurilor și verificării bazate pe imagini, sistemul oferă un punct de control calitativ în timp real, înainte ca asamblarea finalizată să părăsească linia de producție.

Sistemul descris susține un takt de producție de 70 de secunde și o rată de acuratețe de 99% specificată public , cu reținerea imaginilor, trasabilitatea și analiza datelor privind asamblarea lipsă sau incorectă.

1. De ce asamblarea lipsă sau incorectă reprezintă un risc critic la finalul liniei

Defectele de asamblare diferă de defectele dimensionale convenționale.

O abatere dimensională poate fi adesea identificată cu ajutorul unui calibrator sau al unui sistem de măsurare. Erorile de asamblare, însă, pot necesita verificarea faptului dacă un component este efectiv prezent, corect poziționat sau corect configurat.

Pe o linie de asamblare a motoarelor sau a transmisiilor, operatorii pot avea nevoie să confirme:

• Dacă buloanele sunt instalate
• Dacă cureaua serpentină este instalată corect
• Dacă plăcuța de identificare este prezentă
• Dacă certificatul este atașat
• Dacă ventilatorul este instalat
• Dacă filtrul este instalat
• Dacă alte componente specificate sunt prezente și corect poziționate

Când tactul de producție este scurt și numărul de componente este mare, bazarea în întregime pe inspecția vizuală manuală creează o sarcină semnificativă de inspecție repetitivă.

De ce este importantă inspecția la finalul liniei

Dacă un component lipsă sau instalat incorect nu este identificat înainte ca asamblarea să părăsească linia, problema poate deveni evidentă doar în timpul asamblării ulterioare, al testării vehiculului sau al serviciului în exploatare.

O stație automatizată de inspecție la finalul liniei oferă un punct final de verificare:

Asamblare → Inspectie vizuală → Rezultat OK / NG → Trasabilitate → Eliberare sau refacere

Obiectivul nu este pur și simplu înlocuirea operatorilor. În schimb, sistemul oferă o verificare automată constantă pentru elementele de inspecție definite și creează un înregistrare a stării asamblării la finalul producției.

2. Configurare echipament: Transportor cu plăci pe lanț + Inspectie robotică vizuală

Sistemul de inspecție descris la finalul liniei folosește un transportor cu plăci pe lanț și o configurație robotică de inspecție .

În funcție de structura asamblării și de distribuția punctelor de inspecție, sistemul poate utiliza fie un singur robot, fie mai multe roboți.

Transport cu plăci pe lanț

Transportorul cu plăci pe lanț transportă asamblarea motorului sau a transmisiei prin stația de inspecție.

Sistemul de transport asigură o poziție definită de inspecție și integrează procesul de inspecție în linia de producție.

Inspectie robotică cu cameră

Roboții transportă sau poziționează camerele de inspecție în jurul ansamblului.

Aceasta este importantă deoarece ansamblurile automotive ale transmisiei au geometrii tridimensionale complexe. Punctele de inspecție pot fi distribuite pe:

• Suprafețele superioare
• Suprafețele laterale
• Zonele din față și din spate
• Fețele finale
• Regiunile adâncite
• Alte locații specifice componentelor

O configurație robotică permite sistemului de inspecție să ajungă la diferite poziții de vizualizare fără a necesita un număr mare de camere fixate permanent.

3. Ce poate inspecta sistemul?

Sistemul poate fi configurat pentru a detecta componente lipsă sau montate incorect, în funcție de cerințele clientului privind inspecția.

Obiectele tipice de inspecție includ:

Bolți

Sistemul poate verifica dacă pozițiile specificate ale șuruburilor conțin componentele așteptate.

Dacă inspecția trebuie să determine doar prezență sau să evalueze, de asemenea, poziția de strângere, orientarea sau alte caracteristici trebuie definit în etapa de specificare a proiectului.

Curele serpentine

Pentru motoarele echipate cu curele în spirală, viziunea artificială poate verifica prezența curelei și dacă traseul vizibil al acesteia corespunde condiției de inspecție definite.

Plăcuțe identificatoare și certificate

Sistemul poate verifica prezența și poziția componentelor legate de identificare.

Funcțiile de citire a codurilor pot fi, de asemenea, integrate atunci când este necesară identificarea produsului sau urmărirea acestuia.

Ventilatoare și filtre

Sistemul de viziune poate verifica prezența și starea vizibilă de montare a componentelor specificate.

Criteriile reale de inspecție depind de geometria componentei și de faptul dacă caracteristica relevantă rămâne vizibilă după asamblare.

4. Dincolo de OK/NG: Citirea codurilor și urmărirea imaginilor

Una dintre caracteristicile importante ale unui sistem de viziune la finalul liniei este faptul că face mai mult decât să ofere doar un rezultat OK sau NG.

Sistemul descris poate integra:

• Citirea codurilor
• Inspeție prin viziune artificială
• Captarea imaginii generale a asamblării
• Reinspecție manuală
• Trasabilitate
• Analiza datelor privind asamblarea lipsă sau incorectă

Păstrarea generală a imaginii

Imaginea completă a ansamblului poate fi păstrată ca parte a înregistrării inspecției.

Aceasta oferă o funcție importantă de trasabilitate.

Dacă se identifică ulterior o problemă de calitate în etapele ulterioare ale asamblării sau după livrare, producătorul poate recupera imaginea înregistrată și verifica starea asamblării în momentul părăsirii liniei de producție.

Aceasta poate ajuta la stabilirea faptului dacă starea era deja vizibilă în cadrul inspecției finale sau dacă s-a produs într-un proces ulterior.

5. Specificații tehnice

Specificațiile următoare se bazează pe informații publice disponibile despre sistemul personalizat descris.

Articol	Specificație
Tip echipament	Conveyor cu plăci articulate + inspecție robotică prin viziune
Aplicație	Aplicații pentru vehicule comerciale, vehicule de pasageri și vehicule cu energie nouă
Piese de prelucrat	Ansambluri de motoare diesel, ansambluri de motoare cu benzină, ansambluri de transmisii
Dimensiunile echipamentului	Aprox. 11,23 × 5,04 × 3,14 m
Configurare	Robot unic sau mai mulți roboți
Taktul de producție	70 de secunde, personalizabil în funcție de piesa de prelucrat
Precizie specificată public	99%
Camera industrială	20 MP
Lumină	Sursă de lumină mare și de înaltă strălucire + becuri fluorescente de înaltă strălucire
Opțiuni pentru roboți	FANUC, ABB, KUKA, Yaskawa, SIASUN, ELITE și alții
Sistemul de comandă	Siemens, Mitsubishi, calculator industrial Advantech
Funcții de inspecție	Citirea codurilor, inspecția componentelor, capturarea imaginii complete, reinspecția manuală, urmărirea și analiza datelor
Proiectarea echipamentelor	Personalizat / ne-standard

Configurațiile reale ale camerei, iluminatului, robotului și software-ului trebuie selectate în funcție de structura de asamblare și de cerințele de inspecție.

6. Considerații cheie privind selecția

6.1 Definiți fiecare element de inspecție înainte de proiectarea sistemului

„Verificați dacă piulița este montată” și „verificați dacă piulița este strânsă corect” sunt două cerințe de inspecție diferite.

La fel și în cazul următoarelor întrebări:

• Este prezentă curelela?
• Este montată corect curelela?
• Este prezentă plăcuța de identificare?
• Este lizibil codul de identificare?
• Este conectat un tub?
• Este conducta conectată în orientarea corectă?

Aceste cerințe pot necesita metode de imagistică diferite și logici de inspecție diferite.

Prin urmare, primul pas ar trebui să fie crearea unei liste complete de elemente de inspecție listă de elemente de inspecție și definirea criteriilor de acceptare pentru fiecare element.

6.2 Numărul de roboți depinde de distribuția punctelor de inspecție

Un ansamblu complet de motor sau de transmisie are puncte de inspecție distribuite pe mai multe suprafețe.

Un singur robot poate fi suficient pentru unele configurații, în timp ce pot fi necesari mai mulți roboți atunci când:

• Punctele de inspecție sunt distribuite pe o suprafață extinsă
• Sunt necesare mai multe unghiuri de vizualizare
• Unele zone sunt dificil de accesat
• Ritmul de producție este strâns
• Este necesară achiziția paralelă a imaginilor

Numărul de roboți trebuie, așadar, determinat pe baza hărții reale a punctelor de inspecție, nu doar pe baza dimensiunii generale a piesei de prelucrat.

6.3 Cerințele privind stocarea imaginilor trebuie definite din timp

Păstrarea imaginilor întregii asamblări poate oferi o urmăribilitate valoroasă, dar generează și cerințe de stocare a datelor.

Înainte de punerea în funcțiune, proiectul trebuie să definească:

• Ce imagini trebuie păstrate
• Rezoluția imaginii
• Formatul fișierului
• Perioadă de reținere
• Numărul de asamblări produse pe zi
• Capacitate de stocare
• Metoda de recuperare a datelor

Aceste cerințe trebuie incluse în mod ideal în specificația tehnică înainte de livrarea echipamentului.

6.4 Specificațiile publice de precizie trebuie validate pe probe reale

Specificația de sistem listată public indică o precizie de 99%.

Această valoare trebuie înțeleasă ca o specificație publicată la nivelul produsului, nu ca o garanție universală pentru fiecare aplicație de inspecție.

Performanța reală depinde de factori precum:

• Vizibilitatea componentelor
• Rezoluția camerei
• Lumină
• Starea suprafeței
• Ocluzia
• Variația produselor
• Algoritmul de inspecție
• Calitatea eșantionului
• Criteriile de acceptare definite

Pentru elementele de inspecție critice din punct de vedere al siguranței sau cu consecințe importante, criteriile de acceptare trebuie, așadar, definite și validate separat, folosind eșantioane reprezentative din producție.

7. Ce se întâmplă când sistemul nu poate lua o decizie clară?

Niciun sistem de viziune artificială nu trebuie proiectat pe baza presupunerii că fiecare imagine va putea fi întotdeauna clasificată perfect.

În mediile reale de producție, componentele pot fi parțial acoperite, iluminarea poate varia, suprafețele pot reflecta lumina sau o caracteristică de inspecție poate pur și simplu să nu fie vizibilă din unghiul disponibil.

Un sistem practic poate include, așadar, un proces manual de reinspecție pentru cazurile definite ca incerte sau neconforme.

Fluxul de lucru poate fi:

Inspecție automată → OK clar → Eliberare

Inspecție automată → NG clar → Refacere / Respingere

Inspeție automată → Rezultat nesigur → Reinspecție manuală

Această abordare permite automatizării să gestioneze inspecțiile repetitive, păstrând în același timp o metodă controlată pentru cazurile excepționale.

8. Producție multi-model și schimbare de produs

Uzinele auto produc frecvent mai multe modele de motoare sau cutii de viteze pe aceeași linie de producție.

Un sistem de viziune la finalul liniei poate integra citirea codurilor și comutarea programului de produs, astfel încât programul de inspecție adecvat să fie selectat în funcție de modelul identificat.

Un proces tipic este:

Identificare produs → Selectare program → Selectare traseu robot → Inspectie specifică modelului → Înregistrare rezultat

Totuși, modelele diferite pot prezenta diferențe semnificative în:

• Dimensiuni totale
• Pozițiile componentelor
• Puncte de inspecție
• Poziții ale camerelor
• Traseele robotului
• Criterii de acceptare

Prin urmare, întreaga listă de produse trebuie evaluată înainte de a confirma compatibilitatea multi-model.

9. Capacitățile de inspecție vizuală la Big Bird Industrial / CN ISEE

Big Bird Industrial, anterior Harbin Shimada Big Bird Industrial, oferă soluții integrate de curățare industrială și viziune artificială pentru industria auto și fabricarea de precizie.

Afacerile sale specializate în viziune artificială, CN ISEE , acoperă șase domenii majore de soluții:

• Orient See — inspecție dimensională și geometrică
• Surface See — inspecție a defectelor de suprafață
• Assembly See — inspecție de asamblare și prevenire a erorilor
• Inner See — inspecție a găurilor interioare și a pereților interiori
• Paint See — inspecție a defectelor de suprafață a vopselei
• Algoritm și platformă software — soluții software și algoritmice pentru viziune artificială

Piața Assembly See seria se concentrează pe verificarea asamblărilor și pe aplicațiile de prevenire a erorilor, inclusiv inspecția la finalul liniei pentru motoare, cutii de viteze și alte ansambluri auto.

În funcție de proiect, sistemul poate combina viziunea artificială, citirea codurilor, inspecția robotică, stocarea imaginilor, reinspecția manuală și funcțiile de trasabilitate.

10. Întrebări frecvente

Î: Ce se întâmplă când acuratețea publicată este de 99%? Ce se întâmplă cu celelalte cazuri?

Cifra publicată de 99% nu trebuie interpretată ca însemnând că fiecare condiție posibilă de inspecție va obține exact același rezultat.

Cazurile incerte pot rezulta din occludere, condiții de iluminare, variații ale componentelor sau caracteristici care nu sunt suficient de vizibile.

Un sistem practic poate include, așadar, o reinspecție manuală pentru cazurile incerte definite, în timp ce eșantioanele colectate pot fi utilizate pentru a îmbunătăți parametrii și algoritmii de inspecție.

Întrebare: De ce ar fi necesare mai mulți roboți?

Asamblările auto sunt tridimensionale, iar punctele de inspecție pot fi distribuite pe mai multe direcții.

Mai mulți roboți pot împărți sarcina de inspecție în funcție de zonă de vizualizare sau grup de inspecție, ceea ce poate contribui la reducerea distanței parcurse de roboți și la menținerea unor condiții de imagistică mai constante.

Configurația finală a robotului trebuie stabilită în funcție de distribuția punctelor de inspecție și de tactul de producție necesar.

Întrebare: Care este valoarea practică a păstrării unei imagini generale a asamblării?

Imaginea generală oferă un înregistrare vizuală originală a stării ansamblului în punctul de inspecție de la finalul liniei.

Dacă se identifică ulterior o problemă de calitate, producătorul poate recupera înregistrarea corespunzătoare și revizui starea ansamblului în momentul inspecției.

Aceasta poate sprijini trasabilitatea, analiza calității și îmbunătățirea procesului.

Î: Sistemul poate inspecta diferite modele de motoare?

Da, sistemul poate fi proiectat pentru identificarea produselor și comutarea automată între programele multiple.

Totuși, compatibilitatea reală depinde de diferențele privind dimensiunile de asamblare, pozițiile componentelor, cerințele de inspecție și traiectoriile robotului.

Prin urmare, în faza de proiectare a sistemului trebuie furnizată o listă completă a modelelor de motoare și transmisii, astfel încât să poată fi evaluate programele de inspecție necesare și configurațiile robotului.

Concluzie

Un sistem de poka-yoke vizual la finalul liniei oferă un punct de control automatizat al calității pentru ansamblurile auto complexe.

Pentru motoare și transmisii, sistemul poate combina:

Citire cod + Viziune robotică + Verificare componente + Păstrare imagine generală + Reinspecție manuală + Trasabilitate

Cheia unui sistem de succes nu constă pur și simplu în selectarea unei camere de înaltă rezoluție. Cerințele de inspecție trebuie mai întâi traduse în elemente clar definite de inspecție, criterii de acceptare, poziții ale camerelor, trasee robotizate, condiții de iluminare și cerințe de păstrare date .

Cu configurația adecvată, inspecția automatizată prin viziune poate oferi o etapă finală de verificare constantă înainte ca un motor sau o transmisie asamblată să părăsească linia de producție.

Big Bird Industrial / CN ISEE poate dezvolta sisteme personalizate de viziune industrială la finalul liniei și de prevenire a erorilor de asamblare, în funcție de structura piesei, elementele de inspecție, variația produsului și tactul de producție.