Sistem za vidno preverjanje na koncu proizvodne linije (Vision Poka-Yoke) za sestave motorjev in menjalnikov: samodejno zaznavanje manjkajočih in napačno nameščenih komponent

Pregled

Manjkajoče ali napačno nameščene komponente spadajo med najtežje sestavne napake za ročno zaznavanje na koncu avtomobilske proizvodne linije.

Za dizelske motore, bencinske motore, menjalnike in druge avtomobilske sestave sistem za vidno preverjanje na koncu proizvodne linije (vision poka-yoke) samodejno preverja kritične komponente, kot so vijaki, zobati trakovi, nalepke z imeni, potrdila, ventilatorji in filtri .

Z združitvijo transporta s ploščatimi verigami, industrijskih kamer, robotskega pregleda, branja kod in preverjanja na podlagi slik sistem zagotavlja spletno kakovostno kontrolno točko pred tem, ko zapusti proizvodno črto dokončana sestava.

Opisan sistem podpira 70-sekundni proizvodni takt in javno določeno natančnost 99 % , z ohranjanjem slik, sledljivostjo ter analizo podatkov o manjkajoči ali napačni sestavi.

1. Zakaj je manjkajoča ali napačna sestava kritično tveganje na koncu proizvodne črte

Napake pri sestavi se razlikujejo od običajnih dimenzionalnih napak.

Dimenzionalno odstopanje se pogosto lahko ugotovi z merilnim orodjem ali merilnim sistemom. Napake pri sestavi pa morda zahtevajo preverjanje, ali je komponenta dejansko prisotna, pravilno postavljena ali pravilno nastavljena.

Na sestavni črti motorjev ali menjalnikov morajo operaterji morda potrditi:

• Ali so vijaki nameščeni
• Ali je zobata trak nameščen pravilno
• Ali je ploščica z imenom prisotna
• Ali je potrdilo priloženo
• Ali je ventilator nameščen
• Ali je filter nameščen
• Ali so drugi določeni sestavni deli prisotni in pravilno pozicionirani

Ko je takt proizvodnje kratek in število sestavnih delov visoko, povzroča popolna odvisnost od ročnega vizualnega pregleda znatno ponavljajoče se obremenitev pri pregledu.

Zakaj je končni pregled pomemben

Če manjkajočega ali napačno nameščenega sestavnega dela ne odkrijemo, preden zapusti sestavno črto, se težava lahko pojavi šele med nadaljnjim sestavljanjem, preskusom vozila ali servisom na terenu.

Avtomatska končna kontrolna postaja zagotavlja končno preveritveno točko:

Sestava → vizualna kontrola → rezultat OK / NI V REDU → sledljivost → izdaja ali ponovna obdelava

Cilj ni preprosto nadomestiti operaterjev. Namesto tega sistem zagotavlja dosledno avtomatizirano preverjanje določenih kontrolnih elementov in ustvari zapis o stanju sestave ob koncu proizvodnje.

2. Konfiguracija opreme: verižno ploščat transporter + robotska vizualna kontrola

Opisani sistem končne kontrole uporablja verižno ploščat transporter in konfiguracijo robotske kontrole .

Glede na strukturo sestave in razpored kontrolnih točk lahko sistem uporabi enega ali več robotov.

Verižno ploščat transportiranje

Verižno ploščat transporter prenaša sestavo motorja ali menjalnika skozi kontrolno postajo.

Transportni sistem zagotavlja določeno kontrolno pozicijo in integrira kontrolni proces v proizvodno linijo.

Robotizirana pregledna kamera

Roboti nosijo ali postavljajo pregledne kamere okoli sestava.

To je pomembno, ker avtomobilski sestavi pogonskih sklopov imajo zapletene trodimenzionalne geometrije. Pregledne točke so lahko razpršene po:

• Zgornjih površinah
• Stranskih površinah
• Sprednjih in zadnjih območjih
• Končnih površinah
• Vdolbenih območjih
• Drugih lokacijah, posebnih za posamezne komponente

Robotizirana konfiguracija omogoča preglednemu sistemu, da doseže različne ogledne položaje brez potrebe po velikem številu trajno nameščenih kamer.

3. Kaj sistem lahko pregleda?

Sistem se lahko nastavi tako, da zazna manjkajoče ali napačno nameščene komponente v skladu z zahtevami stranke za pregled.

Tipični predmeti pregleda vključujejo:

Šestanci

Sistem lahko preveri, ali na določenih položajih vijakov obstajajo pričakovane komponente.

Ali pregled potrebuje le ugotavljanje prisotnosti ali tudi ocenjevanje položaja privijanja, usmeritve ali drugih lastnosti se določi med specifikacijo projekta.

Zaviti trakovi

Pri motorjih z zobatimi trakovi sistem strojne vizije preveri, ali je trak prisoten in ali se njegova vidna pot ujema z določenim pogojev za pregled.

Imenske ploščice in potrdila

Sistem preveri prisotnost in lego komponent, povezanih z identifikacijo.

Funkcije branja kod se lahko vključijo tudi takrat, ko je zahtevana identifikacija izdelka ali sledljivost.

Ventilatorji in filtri

Sistem strojne vizije preveri prisotnost in vidno stanje namestitve določenih komponent.

Dejanski pogoji za pregled so odvisni od geometrije komponente ter od tega, ali ostane ustrezen element po sestavi še vidno opazljiv.

4. Več kot samo OK/NG: Branje kod in sledljivost slik

Ena pomembnih lastnosti sistema strojne vizije na koncu proizvodne linije je, da ne izda le rezultata OK ali NG.

Opisani sistem lahko integrira:

• Branje kode
• Pregled strojnega vida
• Zajem slike celotne sestave
• Ročno ponovno preverjanje
• Povratna sledljivost
• Analiza manjkajočih/napačnih podatkov o sestavi

Shranjevanje splošne slike

Celotno sliko sestave je mogoče shraniti kot del evidenc nadzora.

To zagotavlja pomembno funkcijo sledljivosti.

Če se v nadaljnjih fazah sestave ali po dobavi ugotovi težava s kakovostjo, proizvajalec lahko pridobi posneto sliko in preveri stanje sestave ob izhodu iz proizvodne linije.

To lahko pomaga določiti, ali je bilo stanje že vidno ob končnem nadzoru na koncu linije ali pa se je pojavilo v nadaljnjem procesu.

5. Tehnične specifikacije

Spodnje specifikacije temeljijo na javno dostopnih podatkih o izdelku za opisani prilagojen sistem.

Element	Specifikacija
Vrsta opreme	Verižna ploščasta transportna naprava + robotski vizualni nadzor
Uporaba	Trgovinska vozila, osebna vozila in povezane aplikacije za vozila na novo energijo
Delovni kosi	Sestavi dizelskih motorjev, sestavi bencinskih motorjev, sestavi menjalnikov
Dimenzije opreme	Približno 11,23 × 5,04 × 3,14 m
Konfiguracija	En robot ali več robotov
Takt proizvodnje	70 sekund, prilagodljivo glede na delovni kos
Javno določena natančnost	99%
Industrijska kamera	20 MP
OSVETLITEV	Velik vir svetlobe z visoko svetlostjo + palčaste luči z visoko svetlostjo
Možnosti robotov	FANUC, ABB, KUKA, Yaskawa, SIASUN, ELITE in drugi
Krmilni sistem	Siemens, Mitsubishi, Advantech industrijski računalnik
Funkcije pregleda	Branje kodov, pregled komponent, zajem celotne slike, ročni ponovni pregled, sledljivost in analiza podatkov
Oblikovanje opreme	Prilagojeno / nestandardno

Dejanske konfiguracije kamere, osvetlitve, robota in programske opreme je treba izbrati glede na strukturo sestave in zahteve glede pregleda.

6. Ključni dejavniki pri izbiri

6.1 Določite vsak element pregleda pred oblikovanjem sistema

«Preveri, ali je vijak nameščen» in «preveri, ali je vijak pravilno privit» sta dve različni zahtevi za pregled.

Podobno:

• Ali je trak prisoten?
• Je pas pravilno voden?
• Je namestitev ploščice prisotna?
• Je identifikacijska koda berljiva?
• Je priključena cev?
• Je cev priključena v pravi smeri?

Te zahteve lahko zahtevajo različne metode slikanja in logiko pregleda.

Zato naj bo prvi korak ustvaritev popolnega seznama elementov za pregled in določitev meril za sprejem vsakega elementa.

6.2 Število robotov je odvisno od porazdelitve točk pregleda

Popolna sklopka motorja ali menjalnika ima nadzorne točke, razpršene po več površinah.

Za nekatere konfiguracije je lahko zadosten en sam robot, za druge pa so potrebni več robotov, kadar:

• So nadzorne točke široko razpršene
• So zahtevani več pogledov pod različnimi koti
• So določena območja težko dostopna
• Je proizvodni takt tesen
• Je zahtevano vzporedno zajemanje slik

Število robotov je zato treba določiti na podlagi dejanske karte nadzornih točk, ne pa preprosto na podlagi celotne velikosti predmeta.

6.3 Zahteve glede shranjevanja slik je treba določiti čim prej

Shranjevanje slik celotnih sklopk omogoča dragoceno sledljivost, hkrati pa ustvarja tudi zahteve glede shranjevanja podatkov.

Pred vzpostavitvijo projekta je treba določiti:

• Kateri posnetki naj bodo ohranjeni
• Ločljivost slike
• Oblika datoteke
• Rok hranjenja
• Število sestav, izdelanih na dan
• Mehanizem za shranjevanje
• Način pridobivanja podatkov

Te zahteve je najbolje vključiti v tehnično specifikacijo že pred dobavo opreme.

6.4 Javnih natančnostnih specifikacij ne smemo uporabljati brez preverjanja na dejanskih vzorcih

Javno navedena sistemska specifikacija navaja natančnost 99%.

To vrednost je treba razumeti kot objavljeno specifikacijo na ravni izdelka, ne pa kot univerzalno jamstvo za vsako aplikacijo za pregled.

Dejansko delovanje je odvisno od dejavnikov, kot so:

• Vidnost komponent
• Ločljivost kamere
• OSVETLITEV
• Stanje površine
• Zakritost
• Različice izdelka
• Algoritem za pregled
• Kakovost vzorca
• Določeni merila za sprejem

Zato morajo biti za varnostno kritične ali visokorizične elemente pregleda merila za sprejem posebej določena in preverjena z uporabo predstavnih proizvodnih vzorcev.

7. Kaj se zgodi, ko sistem ne more sprejeti jasne odločitve?

Noben sistem strojnega vida ne sme biti zasnovan na predpostavki, da bo vsaka slika vedno popolnoma razvrstljiva.

V dejanskih proizvodnih okoljih se lahko komponente delno zakrijejo, osvetlitev se lahko spreminja, površine lahko odbijajo svetlobo ali pa se pregledna značilnost preprosto ne vidi pod razpoložljivim kotom.

Praktičen sistem lahko zato vključuje ročni postopek ponovne pregledave za določene nejasne ali neskladne primere.

Delovni tok lahko poteka takole:

Samodejna pregledava → Jasno v redu → Sprostitev

Samodejna pregledava → Jasno nevzdržno → Popravek / Zavrnitev

Samodejna pregledava → Nejasen rezultat → Ročna ponovna pregledava

Ta pristop omogoča avtomatizaciji, da se loti ponavljajočih se pregledov, hkrati pa ohrani nadzorovan način obravnave izjemnih primerov.

8. Proizvodnja več modelov in sprememba izdelka

Avtomobilski tovarni običajno proizvajajo več modelov motorjev ali menjalnikov na isti proizvodni liniji.

Sistem za vizualno pregledavo na koncu linije lahko integrira branje kod in preklop programske opreme za izdelek, tako da se glede na prepoznani model izbere ustrezni program za pregled.

Tipičen proces je:

Identifikacija izdelka → Izbor programa → Izbor poti robota → Modelno specifična preverjanja → Zapis rezultatov

Vendar različni modeli lahko imajo pomembne razlike v naslednjem:

• Skupne dimenzije
• Lokacijah komponent
• Točke pregleda
• Položaji kamere
• Potih robota
• Sprejemni pogoji

Zato je treba pred potrditvijo združljivosti z več modeli oceniti celoten seznam izdelkov.

9. Možnosti vizualnega pregleda pri Big Bird Industrial / CN ISEE

Big Bird Industrial, prej Harbin Shimada Big Bird Industrial, ponuja integrirane industrijske rešitve za čiščenje in strojno vidno kontrolo za avtomobilsko in točnostno proizvodnjo.

Njeno specializirano področje strojnega vida, CN ISEE , zajema šest glavnih področij rešitev:

• Orient See — dimenzionalni in geometrijski pregled
• Surface See — pregled površinskih napak
• Assembly See — pregled sestave in preprečevanje napak
• Inner See — pregled notranjih lukenj in notranjih sten
• Paint See — pregled napak barvne površine
• Algoritem in programska platforma — rešitve programske opreme in algoritmov za strojno vid

Trg Assembly See serija se osredotoča na preverjanje sestave in aplikacije za preprečevanje napak, vključno z nadzorom na koncu proizvodnje motorjev, menjalnikov in drugih avtomobilskih sestavnih enot.

Glede na projekt sistem lahko združuje strojni vid, branje kod, robotski nadzor, shranjevanje slik, ročni ponovni nadzor in funkcije sledljivosti.

10. Pogosto zastavljena vprašanja

Vprašanje: Kaj se zgodi, kadar je objavljena natančnost 99 %? Kaj pa ostali primeri?

Objavljeno število 99 % ne sme biti razumljeno tako, da bo vsak možen pogoj za nadzor vedno prinesel natančno isti rezultat.

Nedoločeni primeri se lahko pojavijo zaradi zakrivanja, razmer osvetlitve, razlik med sestavnimi deli ali značilnosti, ki niso dovolj vidne.

Zato praktičen sistem lahko vključuje ročni ponovni nadzor za določene nedoločene primere, medtem ko se zbrane vzorce lahko uporabi za izboljšanje parametrov nadzora in algoritmov.

Vprašanje: Zakaj bi bilo potrebnih več robotov?

Avtomobilske sestave so tridimenzionalne in kontrolne točke se lahko razprostirajo v več smeri.

Več robotov lahko razdeli obseg pregleda po pregledovalnem območju ali skupini pregledov, kar lahko zmanjša potovanje robotov in ohrani bolj enotne razmere za zajemanje slik.

Končna konfiguracija robota naj bi bila določena glede na porazdelitev kontrolnih točk in zahtevani taktni čas proizvodnje.

V: Kakšna je praktična vrednost ohranjanja celotne slike sestave?

Celotna slika zagotavlja izvirni vizualni zapis stanja sestave na končni kontrolni točki.

Če se kasneje ugotovi kakovostni problem, lahko proizvajalec pridobi ustrezno posneto evidenco in pregleda stanje sestave ob času kontrole.

To lahko podpira sledljivost, analizo kakovosti in izboljšanje procesov.

V: Ali sistem lahko pregleduje različne modele motorjev?

Da, sistem se lahko zasnuje za prepoznavanje izdelkov in preklop med več modeli.

Vendar dejanska združljivost je odvisna od razlik v dimenzijah sestave, položajih komponent, zahtevah za pregled in potih robota.

Zato je treba med oblikovanjem sistema zagotoviti popoln seznam modelov motorjev in menjalnikov, da se lahko ocenijo zahtevani programi pregleda in konfiguracije robotov.

Zaključek

Sistem za končni vizualni poka-yoke zagotavlja avtomatizirano kakovostno preverjanje za zapletene avtomobilske sestave.

Za motore in menjalnike sistem lahko združuje:

Branje kod + robotsko vidno opazovanje + preverjanje komponent + ohranjanje celotne slike + ročno ponovno pregledovanje + sledljivost

Ključ uspešnega sistema ni le izbor kamere z visoko ločljivostjo. Zahteve za pregled je najprej treba prevesti v jasno določene postopke pregleda, merila za sprejem, položaje kamere, poti robotov, razmere osvetlitve in zahteve za ohranjanje podatkov .

Z ustrezno konfiguracijo lahko avtomatizirana vizualna kontrola zagotovi dosledno končno preverjanje pred tem, ko motor ali menjalnik zapustita proizvodno linijo.

Big Bird Industrial / CN ISEE lahko razvije prilagojene sisteme končne vizualne kontrole in varovanja pred napakami pri sestavljanju glede na strukturo delovnega predmeta, elemente kontrole, različice izdelka in takt proizvodnje.