Система визуального покая-йоке для контроля в конце линии при сборке двигателей и трансмиссий: автоматическое обнаружение отсутствующих и неправильно установленных компонентов

Обзор

Отсутствующие или неправильно установленные компоненты относятся к числу самых сложных дефектов сборки, поддающихся выявлению вручную в конце автомобильной производственной линии.

Для дизельных двигателей, бензиновых двигателей, трансмиссий и других автомобильных узлов система визуального покая-йоке в конце линии может автоматически проверять критические компоненты, такие как болты, поликлиновые ремни, таблички, сертификаты, вентиляторы и фильтры .

Объединяя конвейер с пластинчатой цепью, промышленные камеры, роботизированную инспекцию, считывание кодов и верификацию на основе изображений, система обеспечивает онлайн-контроль качества до того, как завершённый узел покидает производственную линию.

Описываемая система поддерживает такт производства 70 секунд и публично объявленный показатель точности 99 % , а также хранение изображений, прослеживаемость и анализ данных о пропущенных или неправильно выполненных операциях сборки.

1. Почему отсутствующая или неправильная сборка представляет собой критический риск на заключительном этапе линии

Дефекты сборки отличаются от традиционных размерных дефектов.

Размерное отклонение зачастую можно выявить с помощью калибра или измерительной системы. Ошибки сборки, напротив, могут потребовать проверки фактического наличия компонента, его правильного положения или корректной конфигурации.

На линии сборки двигателя или трансмиссии операторам может потребоваться подтвердить:

• Установлены ли болты
• Правильно ли установлен змеевидный ремень
• Наличие таблички с техническими данными
• Прикреплён ли сертификат
• Установлен ли вентилятор
• Установлен ли фильтр
• Наличие и правильное расположение других указанных компонентов

Когда такт производства короткий, а количество компонентов велико, полагаться исключительно на ручной визуальный контроль создаёт значительную повторяющуюся нагрузку на инспекторов.

Почему важен контроль на завершающей стадии сборки

Если отсутствующий или неправильно установленный компонент не будет выявлен до выхода сборки с линии, проблема может проявиться только на последующих этапах — при дальнейшей сборке, испытаниях автомобиля или в ходе сервисного обслуживания в эксплуатации.

Автоматизированная станция контроля на завершающей стадии сборки обеспечивает финальную точку проверки:

Сборка → Визуальный контроль → Результат «Годно» / «Не годно» → Трассируемость → Выпуск или доработка

Цель заключается не просто в замене операторов. Вместо этого система обеспечивает последовательную автоматизированную проверку заранее определённых пунктов контроля и фиксирует состояние сборки по завершении производства.

2. Конфигурация оборудования: конвейер с пластинчатой цепью + роботизированный визуальный контроль

Описанная система контроля на выходе линии использует конвейер с пластинчатой цепью и роботизированную конфигурацию контроля .

В зависимости от конструкции сборки и распределения контрольных точек система может использовать либо одного, либо нескольких роботов.

Транспортировка на конвейере с пластинчатой цепью

Конвейер с пластинчатой цепью перемещает сборку двигателя или коробки передач через контрольную станцию.

Транспортная система обеспечивает чётко заданное положение для контроля и интегрирует процесс контроля в производственную линию.

Роботизированный контроль с помощью камер

Роботы перемещают или устанавливают камеры осмотра вокруг сборочной линии.

Это важно, поскольку сборки автомобильных силовых агрегатов имеют сложную трёхмерную геометрию. Точки осмотра могут быть распределены по следующим участкам:

• Верхним поверхностям
• Боковым поверхностям
• Передним и задним участкам
• Торцевым поверхностям
• Углублённым областям
• Другим местам, специфичным для компонентов

Роботизированная конфигурация позволяет системе осмотра достигать различных позиций наблюдения без необходимости установки большого количества стационарных камер.

3. Что может осматривать система?

Систему можно настроить для обнаружения отсутствующих или неправильно установленных компонентов в соответствии с требованиями заказчика к контролю.

Типичные объекты контроля включают:

Свинки

Система может проверить, содержат ли заданные позиции болтов ожидаемые компоненты.

Необходимо ли, чтобы контроль определял только присутствие или также оценивал позицию затяжки, ориентацию или другие характеристики должно быть определено на этапе технического задания проекта.

Клиновые ремни

Для двигателей с поликлиновым ремнём машинное зрение может проверить наличие ремня и соответствие видимой трассировки ремня заданному условию контроля.

Таблички и сертификаты

Система может проверить наличие и расположение компонентов, связанных с идентификацией.

Функции считывания кодов также могут быть интегрированы при необходимости идентификации изделия или обеспечения прослеживаемости.

Вентиляторы и фильтры

Система технического зрения может проверять наличие заданных компонентов и их видимое состояние установки.

Фактические критерии контроля зависят от геометрии компонента и от того, остаётся ли соответствующая характеристика видимой после сборки.

4. За пределами OK/NG: считывание кодов и прослеживаемость изображений

Одной из важных особенностей системы технического зрения на конечном этапе сборки является то, что она делает больше, чем просто выдаёт результат OK или NG.

Описанная система может интегрировать:

• Считывание кодов
• Проверка машинного зрения
• Захват общего изображения сборки
• Повторная ручная проверка
• Отслеживаемость
• Анализ данных о пропущенных или неправильных операциях сборки

Общее сохранение изображения

Полное изображение сборки может быть сохранено как часть протокола проверки.

Это обеспечивает важную функцию прослеживаемости.

Если в дальнейшем, на последующих этапах сборки или после поставки, будет выявлена проблема с качеством, производитель сможет извлечь сохранённое изображение и проверить состояние сборки в момент её выхода с конвейера.

Это помогает определить, было ли данное состояние уже заметно при окончательной проверке на линии или же оно возникло на одном из последующих этапов.

5. Технические характеристики

Следующие технические характеристики основаны на общедоступной информации о продукте для описанной индивидуальной системы.

Элемент	Спецификация
Тип оборудования	Конвейер с пластинчатой цепью + роботизированная визуальная проверка
Приложение	Применение в коммерческих автомобилях, легковых автомобилях и транспортных средствах на новых источниках энергии
Изготавливаемые детали	Сборки дизельных двигателей, сборки бензиновых двигателей, сборки трансмиссий
Размеры оборудования	Примерно 11,23 × 5,04 × 3,14 м
Конфигурация	Один робот или несколько роботов
Такт производства	70 секунд, настраивается в зависимости от детали
Общедоступная указанная точность	99%
Промышленная камера	20 МП
Освещение	Большой источник света высокой яркости + линейные источники света высокой яркости
Варианты роботов	FANUC, ABB, KUKA, Yaskawa, SIASUN, ELITE и другие
Система управления	Siemens, Mitsubishi, Advantech промышленный компьютер
Функции контроля	Считывание кодов, контроль компонентов, захват полного изображения, ручной повторный контроль, прослеживаемость и анализ данных
Конструкция оборудования	Индивидуальное / нестандартное

Фактические конфигурации камер, освещения, роботов и программного обеспечения следует выбирать в соответствии со структурой сборки и требованиями к контролю.

6. Ключевые аспекты выбора

6.1 Определите каждый пункт контроля до проектирования системы

«Проверить наличие болта» и «проверить правильность затяжки болта» — это два разных требования к контролю.

Аналогично:

• Присутствует ли ремень?
• Правильно ли проложен ремень?
• Присутствует ли табличка с техническими данными?
• Читаем ли идентификационный код?
• Подключена ли трубка?
• Подключена ли трубка в правильной ориентации?

Эти требования могут потребовать различных методов визуализации и логики осмотра.

Поэтому первым шагом должно стать создание полного списка пунктов осмотра и определение критериев приемки для каждого пункта.

6.2 Количество роботов зависит от распределения точек осмотра

Полная сборка двигателя или трансмиссии имеет точки осмотра, распределенные по нескольким поверхностям.

Для некоторых конфигураций может быть достаточно одного робота, тогда как несколько роботов потребуются в случаях, когда:

• Точки осмотра широко рассеяны
• Требуется несколько углов обзора
• Некоторые зоны труднодоступны
• Такт производства жёсткий
• Требуется параллельное получение изображений

Количество роботов следует определять на основе фактической карты контрольных точек, а не просто по общим габаритам детали.

6.3 Требования к хранению изображений должны быть определены на раннем этапе

Хранение изображений всей сборки обеспечивает ценную прослеживаемость, но также создаёт требования к объёму хранимых данных.

До ввода в эксплуатацию в проекте следует определить:

• Какие изображения необходимо сохранять
• Разрешение изображения
• Формат файла
• Период хранения
• Количество собираемых изделий в сутки
• Вместимость хранения
• Метод извлечения данных

Эти требования лучше всего включить в техническую спецификацию до поставки оборудования.

6.4 Общедоступные спецификации точности должны быть подтверждены на реальных образцах

В общедоступной технической спецификации системы указана точность 99%.

Эта цифра должна пониматься как опубликованная спецификация на уровне продукта, а не как универсальная гарантия для каждого применения в инспекционных задачах.

Фактическая производительность зависит от таких факторов, как:

• Видимость компонентов
• Разрешение камеры
• Освещение
• Состояние поверхности
• Закрытие (окклюзия)
• Вариативность продукции
• Алгоритм инспекции
• Качество образца
• Определённые критерии приёмки

Для инспекционных задач, критичных с точки зрения безопасности или имеющих высокие последствия, критерии приёмки должны быть отдельно определены и подтверждены с использованием репрезентативных образцов продукции.

7. Что происходит, когда система не может принять однозначное решение?

Никакая система машинного зрения не должна проектироваться исходя из предположения, что каждое изображение всегда будет однозначно классифицировано.

В реальных производственных условиях компоненты могут быть частично закрыты, освещение может меняться, поверхности могут отражать свет, либо признак для контроля может просто не быть виден под доступным углом.

Практическая система может включать процесс ручного повторного контроля для заранее определённых неопределённых или несоответствующих случаев.

Рабочий процесс может выглядеть следующим образом:

Автоматический контроль → чёткий результат «OK» → выпуск

Автоматический контроль → чёткий результат «NG» → доработка / отклонение

Автоматический контроль → неопределённый результат → ручной повторный контроль

Такой подход позволяет автоматизации выполнять рутинные операции контроля, сохраняя при этом контролируемый метод обработки исключительных случаев.

8. Производство нескольких моделей и смена продукции

Автомобильные заводы обычно производят несколько моделей двигателей или трансмиссий на одной и той же производственной линии.

Система машинного зрения в конце линии может объединять считывание кодов и переключение программ изделий, чтобы выбирать соответствующую программу контроля в зависимости от распознанной модели.

Типичный процесс включает следующие этапы:

Идентификация изделия → выбор программы → выбор траектории робота → контроль, специфичный для модели → регистрация результатов

Однако различные модели могут значительно отличаться по следующим параметрам:

• Общие размеры
• Расположению компонентов
• Точки осмотра
• Положение камер
• Траекториям движения робота
• Критерии принятия

Поэтому полный список изделий следует оценить до подтверждения совместимости с производством нескольких моделей.

9. Возможности визион-контроля в Big Bird Industrial / CN ISEE

Big Bird Industrial, ранее Harbin Shimada Big Bird Industrial, предоставляет интегрированные промышленные решения для очистки и машинного зрения в автомобильной и прецизионной промышленности.

Его специализированный бизнес в области машинного зрения, CN ISEE , охватывает шесть основных областей решений:

• Orient See — измерительный и геометрический контроль
• Surface See — контроль поверхностных дефектов
• Assembly See — контроль сборки и защита от ошибок
• Inner See — осмотр внутреннего отверстия и внутренней стенки
• Paint See — осмотр дефектов поверхности окраски
• Алгоритм и программная платформа — программные решения и алгоритмы машинного зрения

Рынок Assembly See серия ориентирована на верификацию сборки и предотвращение ошибок, включая контроль на завершающем этапе для двигателей, трансмиссий и других автомобильных узлов.

В зависимости от проекта система может объединять функции машинного зрения, считывания кодов, роботизированного инспектирования, сохранения изображений, ручного повторного контроля и обеспечения прослеживаемости.

10. Часто задаваемые вопросы

В: Что происходит, когда заявленная точность составляет 99 %? А как быть с оставшимися случаями?

Заявленное значение 99 % не следует интерпретировать как гарантию достижения одинакового результата при всех возможных условиях контроля.

Неопределённые случаи могут возникать из-за заслонения, условий освещения, вариаций компонентов или недостаточной видимости признаков.

Практическая система может включать ручную повторную проверку для заранее определённых неопределённых случаев, а собранные образцы могут использоваться для улучшения параметров и алгоритмов проверки.

В: Почему требуется несколько роботов?

Автомобильные сборки имеют трёхмерную структуру, а точки проверки могут быть распределены по нескольким направлениям.

Несколько роботов могут распределять объём проверки по зонам обзора или группам проверок, что помогает сократить перемещения роботов и обеспечить более стабильные условия получения изображений.

Окончательная конфигурация роботов должна определяться на основе распределения точек проверки и требуемого такта производства.

В: Какова практическая ценность сохранения общего изображения сборки?

Общее изображение представляет собой первичную визуальную запись состояния сборки в точке окончательной проверки на линии.

Если впоследствии выявляется проблема качества, производитель может извлечь соответствующую запись и проанализировать состояние сборки на момент проведения проверки.

Это может обеспечить прослеживаемость, анализ качества и улучшение процессов.

В: Может ли система проверять различные модели двигателей?

Да, систему можно спроектировать для идентификации продукции и переключения между программами для нескольких моделей.

Однако фактическая совместимость зависит от различий в габаритных размерах сборки, расположении компонентов, требованиях к контролю и траекториях движения робота.

Поэтому при проектировании системы следует предоставить полный перечень моделей двигателей и коробок передач, чтобы оценить необходимые программы контроля и конфигурации робота.

Заключение

Система визуального пока-ёке на завершающем этапе линии обеспечивает автоматизированную контрольную точку качества для сложных автомобильных сборок.

Для двигателей и коробок передач система может объединять:

Считывание кодов + Роботизированное зрение + Проверка компонентов + Сохранение общего изображения + Ручной повторный контроль + Прослеживаемость

Ключ к успешной системе — не просто выбор камеры с высоким разрешением. Требования к контролю сначала должны быть переведены в чётко определённые пункты осмотра, критерии приемки, положения камер, траектории роботов, условия освещения и требования к хранению данных .

При соответствующей конфигурации автоматизированная визуальная проверка может обеспечить последовательную окончательную проверку перед тем, как двигатель или коробка передач покинут производственную линию.

Big Bird Industrial / CN ISEE может разрабатывать индивидуальные системы машинного зрения и предотвращения ошибок при сборке на завершающем этапе производства с учетом конструкции детали, пунктов проверки, вариаций изделия и такта производства.