生产线上的监控

发布时间:2010-07-13
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康耐视公司是全球视觉系统、传感器与条码读取机的主要供应商,其将工业用视觉系统用于汽车的生产制造方面的成功范例更是不胜枚举。轮胎制造生产线轮胎是保证汽车安全与驾驶是否舒适的关键零件,因此,轮胎的制造趋于更加复杂,最后的检查必须特别彻底,以避免出现不应交付给公司客户的瑕疵品。

位于法国Sarreguemines 的Continental France 厂区是轿车轮胎的生产厂,他们每天生产28,000 个轮胎,每年几乎可制造9 百万个轮胎。 如同 Continental 集团的所有生产中心,此厂区的生产必须遵守非常严谨的制造与检查规定,以杜绝安装时稍微歪斜而不适合使用的情形发生,因此他们利用康耐视的视觉系统来检查其轮胎制造的品质。

康耐视视觉传感器可以检查生产线上的轮胎,并以绝对的可靠度检测出所有的歪斜。

在生产阶段,检测并移除输送带上所出现的瑕疵零件,是使该项产品具备竞争力的决定性因素,也是 Sarreguemines 工厂要求实行的策略关键环节。

在竞争越来越激烈的环境下,在交付前对零件进行最终的检查(通常是生产过程中的必要点,以确保品质) 已经不能再满足客户的需求了。现在Sarreguemines 工厂为生产线的监控与检测制定了新的策略,该策略的目的是,通过检测制造线上的瑕疵品以改善质量控制效率并降低生产成本。因为使用在线监控设备,制造商可以在生产过程的早期就检测到瑕疵组件,并在瑕疵组件开始进入其他程序前,先移除这些瑕疵品。到现在,生产线已经不只是最终的检查点了。

简单地说,轮胎由两部分组成:骨架与胎面带,在以橡胶将其“焊接”起来之前,必须精确地完成组装。实际上,轮胎的骨架本身即由许多部分所组成(纺织层、轮胎壁、边带、胎面、轮缘金属线等)。

汽车轮胎的生产流程如下:机器手臂抓取轮胎层与胎面带,并将这些组件放到骨架上,进行两个圆筒的组装,一个在另一个的上方。完成圆环组装后,再对轮胎进行充气与塑形,接下来将称为“绿色轮胎”的组件转动并以滚轮施压,以助于黏合。这时是康耐视 In-Sight 5100 视觉传感器进行检测的最佳时机,安装在滚轮对面的视觉系统将可在滚轮转动时监测到整个胎面带。

在此阶段,轮胎仍无任何胎纹,但是胎面带已经有一条以上的沟纹,沟纹中间的点必须非常精确,以做为参考点。在排定组装点之前或之后,针对零件在组装期间“移动”所造成的“蛇行”,照相机将分析各种可能的移动,以检测圆环是否在安装时被放置在了不当的位置上及其“偏移”的情形。在上述两种情况下,被认为有瑕疵的轮胎都必须移除。

轮胎胎纹是精密研究的结果,不同组件的定位对轮胎的效能将影响深远,“偏移”会对轮胎造成相同的问题,而“蛇行”会造成轮胎无法平衡,导致汽车震动不止。因此,在轮胎装入汽车前,必须大大地提升轮胎的平衡度。

如果轮胎通过了检查,则将继续其制造程序(喷洒、上橡胶)。如果轮胎没有通过检查,机器会停止,操作员必须在重新启动机器前移除瑕疵零件,以处理新的组件。

在这个生产阶段,轮胎的制造需要在一分钟内完成,这对安装此检查方案的 Continental 工程师而言是不可避免的挑战。因此,利用视觉系统撷取并分析影像的时机是很重要的,而且此作业要求不影响处理的时间周期。此外,是找出尽可能精确、可靠的测量方案,以确定轮胎符合品质的要求。

由于项目的目标是拦截故障的轮胎,并且可靠地完成此作业,也就是说要确实移除所有瑕疵品,且只能移除故障产品。康耐视 In-Sight 视觉传感器的简易使用方式使其成为最 佳选择, Continental工厂的工程师非常满意这套设备所提供的视觉功能威力,以及简易与快速的设定功能。

Sarreguemines 的 Continental工厂专案经理 Luc Vaucelle 先生认为,他们之所以选择康耐视,是因为他们可以自行开发自己的应用产品,而且依据他们的需求让仪器评估。Continental 的工程师们所选择的 In-Sight 5100 传感器拥有广泛的可用工具,直觉式的使用环境,而且不需要 PC,这可以简化接线难度,并降低维修成本。此外,这些传感器可以非常可靠地进行量测,这是生产线应用所不可或缺的。

康耐视视觉系统的另一项受到Continental工程师激赏的优势是其严格的工业级设计。在数个月的不断服务中,系统丝毫没有偏差地实现了精准检测的目标。

康耐视的In-Sight 传感器非常坚固,如果因为某些原因电力被切断,系统会在电力重新供应之后正常地运作而不需要作任何处理。Continental工程师认为这点对于工业应用非常重要,LucVaucelle先生表示,康耐视工具的效能与效率让Continental可以取得视觉应用的完整控制,他们非常满意这种自主性。康耐视现在已经成为Sarreguemines的Continental 厂区在工业级视觉系统方面最喜爱的供应商。

汽车精密零件的制造

Meister 工厂位于法国的Haute-Savoie 的 Scionzier,这家工厂制造电气阀零件,以供应专门生产ABS 刹车系统的汽车设备制造商使用。工厂的24个多轴车床每天可生产 120000 组零件,年生产量约为 3500-4000 万组零件。

由于可能会出现因组装线问题而发生的最小意外而不得不彻底清查,这有可能造成转包商复杂、高成本的作业程序,因此避免将故障零件交付给客户,零故障的搜寻是唯一可接受的方式。

然而,Meister 工厂所采用的制造技术与大量的生产需求不允许操作人员从使用机器的角度直接达到此目标。

早期,检查作业是由操作员的肉眼来完成的,这可以将故障零件的数量限制在千分之一以内,但这还是太多,因此Meister 技术人员开始考虑利用视觉工具将这些检查自动化。

而由康耐视认可的合作系统整合商Alpsitec提供的解决方案是:通过安装于生产线末端的检查系统 (事实上是两组独立的检查测试平台) 进行包装前的最后零件检查,由于所有生产的零件都会被送到这个控制点,因此100% 的生产零件都可以被检查得到。这些零件会被机器手臂操纵丢入其包装区。一旦包装完成后,机器手臂会捡起这些零件,并将之放置于测试台表面,然后,机器手臂可以握住连接照明系统的康耐视 In-Sight 1000 视觉传感器,并将其沿着网线移动,检查所有零件。重要的是视觉传感器必须检查每个零件,以检测是否已经排除四种可能的故障:金属薄片、遗失元件、松脱元件以及撞击或振动所损坏的零件。传感器会将检查资讯传送到机器手臂的控制中心,而机器手臂会将视觉传感器放下,取出故障零件,并将其放置到滑送槽中(每种故障会有一个滑送槽)这些零件被带到料斗,然后系统继续其作业。

一套测试平台可装入两组In-Sight 1000 传感器,并以每小时 6000 组零件的速率运转;另一套系统含有一台单机传感器,并以每小时 4000 组零件的速率运转。在开始运转的前几个月中,这两套系统都可以依双分类方式运转。应用更新作业的重要部分包含辨识各种不同的故障,这是检查系统所必须认可的,并必须“教导”视觉系统认识这些错误。这是最佳化检查系统效率的必要程序。

Meister France 的技术总监Jean-Marc Sermet先生对康耐视产品与 Alpsitec 的组合服务所提供的工程师必须拥有的技巧与经验非常满意。Sermet 先生认为,由于Alpsitec 的贡献,他们得以快速地进展此计划使Meister France 的工程师可专注于精密的金属切割作业,他也得以找到此产业的视觉解决方案。

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