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MPC利用康耐視Checker視覺(jué)傳感器，防止組裝缺陷，提高生產(chǎn)率。
向世界領(lǐng)先的汽車(chē)公司提供元件絕不允許有錯(cuò)誤。這就是Miniature Precision Components（MPC）公司在其威斯康星州的普雷里申（Prairie du Chien）工廠使用三個(gè)視覺(jué)傳感器來(lái)校正油蓋自動(dòng)化組裝的原因。
該工廠擁有41臺(tái)模型機(jī)器，規(guī)模范圍從25至550噸，其面積為10萬(wàn)平方英尺，共有450名員工。MPC的四個(gè)生產(chǎn)車(chē)間每年的產(chǎn)值大約是1.67億美元，專(zhuān)門(mén)向汽車(chē)和商業(yè)行業(yè)提供高質(zhì)量注塑元件和總成件。
在MPC追求質(zhì)量是永恒的目標(biāo)。事實(shí)上，自1989年以來(lái)，該制造商一直是福特Q1的首選供應(yīng)商，并且獲得了其他汽車(chē)公司的許多供應(yīng)商獎(jiǎng)，例如通用、尼桑、哈雷·戴維森和克萊斯勒汽車(chē)。
除了油蓋之外，該廠還生產(chǎn)一系列熱塑性元件和總成件，包括PCV閥門(mén)、節(jié)溫器蓋和用于排放控制系統(tǒng)的快接端口。
自動(dòng)程序中的質(zhì)量控制
“我們實(shí)現(xiàn)貫穿自動(dòng)化程序的質(zhì)量控制，并且在過(guò)去7年間，機(jī)器視覺(jué)一直是我們自動(dòng)化戰(zhàn)略的一個(gè)關(guān)鍵要素，”MPC生產(chǎn)工程經(jīng)理Shane Harsha解釋說(shuō)。
自動(dòng)化油蓋組裝系統(tǒng)是個(gè)典型的例子。MPC自動(dòng)化及加工工程師Brian Champion最近新增使用了康耐視公司提供的Checker視覺(jué)傳感器。（馬薩諸塞州Natick市；www.cognex.com）。
升級(jí)取得了很好的成本效益，并且實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)性的改良，為無(wú)缺陷油蓋的生產(chǎn)提供了更高的效率。
“因?yàn)?SPAN lang=EN-US>Checker 視覺(jué)傳感器的配置如此簡(jiǎn)單、安裝如此容易，它們?yōu)楦鞣N檢查提供了具有成本效益的解決方案，相比之下，傳統(tǒng)傳感器性能不可靠，完全成熟的視覺(jué)系統(tǒng)又太昂貴。”Harsha解釋說(shuō)。
以百萬(wàn)計(jì)生產(chǎn)油蓋
MPC油蓋組裝系統(tǒng)將O形圈密封片安裝進(jìn)模制的熱塑蓋子中，然后在蓋頂上印字。該系統(tǒng)使用兩個(gè)振動(dòng)杯進(jìn)料器，直徑大約為4英尺。一個(gè)添加O形圈，而另一個(gè)將油蓋添加到程序中。
每個(gè)振動(dòng)杯進(jìn)料器包括一個(gè)大杯，在側(cè)壁上有螺旋匝道。當(dāng)振動(dòng)杯振動(dòng)時(shí)，所有元件只是沿著匝道上升，到達(dá)內(nèi)聯(lián)輸送帶。在內(nèi)聯(lián)輸送帶的末端，取放臂將O形圈送到旋轉(zhuǎn)的組裝盤(pán)上的第一個(gè)站點(diǎn)。
在O形圈被加載到組裝盤(pán)設(shè)備后，進(jìn)入到第二個(gè)站點(diǎn)。在那里，另一個(gè)內(nèi)聯(lián)輸送帶將空白的蓋子從另一個(gè)振動(dòng)杯進(jìn)料器添加到第二個(gè)取放臂上，該取放臂便將蓋子壓在加載的密封片頂上。
然后，組裝好的蓋子和密封片繼續(xù)在組裝盤(pán)上通過(guò)移印和最后檢查站點(diǎn)完成生產(chǎn)程序。
控制元件的方向
嚴(yán)密控制O形圈和蓋子的方向非常關(guān)鍵，以確保密封片的安裝適當(dāng)。這樣成品油蓋才能充分發(fā)揮其功能。在移印之前，蓋子還必須保持在正確的方向上，以滿足嚴(yán)格的質(zhì)量要求。
因?yàn)樯w子組裝系統(tǒng)中的硬模加工和傳統(tǒng)傳感器被證實(shí)是不可靠的，所以MPC選擇了三個(gè)Checker 202視覺(jué)傳感器，以確保O形圈和蓋子的方向適當(dāng)。
第一個(gè)傳感器探測(cè)振動(dòng)進(jìn)料器和內(nèi)聯(lián)輸送帶之間的反向O形圈。第二個(gè)視覺(jué)傳感器檢查在壓蓋之前O形圈在組裝盤(pán)設(shè)備上的定位是否適當(dāng)。第三個(gè)視覺(jué)傳感器確保在組裝和印字之前蓋子的方向正確。
消除倒裝的O形圈
每個(gè)O形圈的一邊都有一個(gè)密封焊道。在將該密封片加載到組裝盤(pán)上時(shí)，該焊道必須朝下放置。如果不是，機(jī)器會(huì)關(guān)機(jī)。在重新啟動(dòng)機(jī)器之前，操作人員必須前去重新定位密封。
在進(jìn)料器上的機(jī)械加工設(shè)計(jì)用來(lái)防止反向O形圈進(jìn)入程序。但是，根據(jù)Champion的說(shuō)法，該加工不可靠。稍微有點(diǎn)彎曲或者不完全扁平的O形圈偶爾會(huì)通過(guò)加工，在加載時(shí)會(huì)翻倒過(guò)來(lái)造成機(jī)器關(guān)機(jī)。
“操作人員翻轉(zhuǎn)這些密封片，并且重新啟動(dòng)機(jī)器會(huì)降低我們的效率，”Harsha說(shuō)道。“如果生產(chǎn)率從每小時(shí)生產(chǎn)360只蓋子下降到每小時(shí)生產(chǎn)200只蓋子，關(guān)機(jī)時(shí)間每年給我們帶來(lái)的耗費(fèi)成本大約是2萬(wàn)美元。由于我們接近滿負(fù)荷生產(chǎn)，該成本每年可能會(huì)增加到高達(dá)12萬(wàn)美元。”
在威斯康星州Walworth市的MPC公司總部，之前曾向Harsha及其團(tuán)隊(duì)介紹過(guò)康耐視Checker視覺(jué)傳感器。Harsha和Champion決定這些視覺(jué)傳感器完全適合其應(yīng)用。
在一次演示之后，他們選擇了Checker 202視覺(jué)傳感器，因?yàn)樗ㄌ菪芜壿嫷囊粋�(gè)既簡(jiǎn)單又功能強(qiáng)大的圖形造型，允許直接將Checker的每個(gè)檢測(cè)傳感器連接到輸出，從而以簡(jiǎn)單的方法解決了較復(fù)雜的應(yīng)用。
“體積小巧、內(nèi)置光源、工作距離可調(diào)、梯形邏輯和自由運(yùn)行能力使得這些設(shè)備的安裝非常簡(jiǎn)單。沒(méi)有必要將它們連接到某可編程控制器，沒(méi)有必要安裝和連接觸發(fā)傳感器，四步配置使得它成為目前為止我所用過(guò)的最簡(jiǎn)捷的視覺(jué)傳感器，”Champion說(shuō)道。“與我們過(guò)去用過(guò)的那些視覺(jué)系統(tǒng)不同，使用Checker能夠在幾分鐘之內(nèi)完成整個(gè)檢查的配置。”
設(shè)置簡(jiǎn)單、性能強(qiáng)大
使用Checker很容易，只要選擇內(nèi)置元件查找傳感器，然后將檢測(cè)傳感器設(shè)置在要檢查的特征上。該設(shè)備包括三種類(lèi)型的檢測(cè)傳感器，可以在許多行業(yè)中廣泛應(yīng)用：
- 對(duì)比度傳感器檢查含有亮區(qū)和暗區(qū)的特征，例如日期代碼、螺紋和條形碼
- 訓(xùn)練圖案?jìng)鞲衅髁私馄涮卣鳎缓笤诎l(fā)現(xiàn)該特征時(shí)給出信號(hào)。
為了探測(cè)該應(yīng)用中反向的O形圈，Champion通過(guò)先訓(xùn)練元件查找傳感器如何查找圖像中的O形圈來(lái)設(shè)置Checker 202，然后將一個(gè)圖案?jìng)鞲衅鞫ㄎ辉谡_的位置中，驗(yàn)證是否有密封焊道。
圖案?jìng)鞲衅鞑檎?SPAN lang=EN-US>O形圈上的密封焊道的圖案，然后在其被探測(cè)到的時(shí)候發(fā)出信號(hào)。該圖案?jìng)鞲衅鞅３衷谙鄬?duì)元件查找傳感器的一個(gè)固定位置，這樣它始終處于正確的位置，以便查找密封焊道的形狀。
如果沒(méi)有密封焊道，視覺(jué)傳感器會(huì)通過(guò)光學(xué)耦合器至氣動(dòng)螺線管，它可將反向O形圈吹下生產(chǎn)線，并且吹回進(jìn)料器的供料杯，重新進(jìn)行循環(huán)。
因?yàn)樗且粋�(gè)如此容易并且具有成本效益的解決方案，僅需不到一個(gè)小時(shí)的時(shí)間來(lái)設(shè)置和安裝第一個(gè)視覺(jué)傳感器，Champion決定通過(guò)增加另外兩個(gè)傳感器來(lái)完全校正油蓋組裝程序。
兩個(gè)傳感器都在將蓋子壓在加載的O形圈上的下一工作點(diǎn)使用。一個(gè)安裝在移動(dòng)的取放臂上，另一個(gè)固定在將蓋子添加到程序中的內(nèi)聯(lián)輸送帶的上方。
另外兩個(gè)視覺(jué)傳感器
Champion在移動(dòng)臂上的視覺(jué)傳感器的配置方法，與查找從進(jìn)料器中出來(lái)的反向O形圈的傳感器配置方法一樣，先使用元件查找傳感器查找圖像中的O形圈，然后使用圖案?jìng)鞲衅鱽?lái)驗(yàn)證是否有密封焊道。允許視覺(jué)傳感器確保在蓋子被壓上之前O形圈被適當(dāng)?shù)丶虞d。 最后一個(gè)視覺(jué)傳感器安裝在向程序中添加蓋子的內(nèi)聯(lián)輸送帶上方，就設(shè)置在將蓋子壓在組裝盤(pán)上加載O形圈的取放臂上游。該視覺(jué)傳感器檢查蓋子的方向。但其配置的方法很相似，首先訓(xùn)練元件查找傳感器辨別油蓋的轉(zhuǎn)角半徑，然后訓(xùn)練兩個(gè)圖案?jìng)鞲衅鱽?lái)辨別油壺的手柄和油滴圖形。 通過(guò)在兩個(gè)圖案上的訓(xùn)練，視覺(jué)傳感器可以確定蓋子的方向。如果其不在正確的安裝位置上，該視覺(jué)傳感器發(fā)出信號(hào)至取放臂控制器，使得蓋子在被放在組裝盤(pán)上之前旋轉(zhuǎn)180度。
“Checker視覺(jué)傳感器幫助我們?cè)谏a(chǎn)程序中實(shí)現(xiàn)0缺陷率，”Harsha稱(chēng)，“同時(shí)還減少了廢料。它們是適用于我們?cè)S多檢查和錯(cuò)誤校正應(yīng)用的完美的解決方案。”
CGNX_MPCFeederBowl.jpg—該視覺(jué)傳感器探測(cè)反向O形圈退出振動(dòng)杯進(jìn)料器。如果檢查不到密封焊道，視覺(jué)傳感器會(huì)觸發(fā)一個(gè)拒絕機(jī)制，從生產(chǎn)線上移除倒放O形圈，并且將其吹到進(jìn)料器的供料杯中重新循環(huán)。
Cognex_MPC1.jpg—在蓋子定向并被壓進(jìn)加載在組裝盤(pán)上的O形圈的工作站上，使用了兩個(gè)視覺(jué)傳感器。右側(cè)的視覺(jué)傳感器固定在向程序添加蓋子的內(nèi)聯(lián)輸送帶的上方，以確保在組裝和印刷之前蓋子的方向適當(dāng)。
Cognex_MPC2.jpg—該視覺(jué)傳感器（在上一張圖像的左側(cè)）隨著取放臂移動(dòng)，并且用來(lái)在蓋子被壓進(jìn)之前驗(yàn)證O形圈在組裝盤(pán)設(shè)備上的定位是否適當(dāng)。
MPCOringPass.jpg—該視覺(jué)傳感器檢查反向O形圈從進(jìn)料器供應(yīng)杯出來(lái)，首先使用元件查找傳感器在圖像中查找O形圈，然后使用圖案?jìng)鞲衅鱽?lái)驗(yàn)證是否有密封焊道。
MPCInvertedOring.jpg—該圖案?jìng)鞲衅鞅３衷谙鄬?duì)元件查找傳感器的一個(gè)固定位置，這樣它始終處于正確的位置，以便查找密封焊道的形狀，即使O形圈的位置發(fā)生變化。
MPCOilCanHandle.jpg和MPCOilDrop.jpg—該視覺(jué)傳感器通過(guò)先使用元件查找傳感器確認(rèn)在油蓋圖形上的轉(zhuǎn)角半徑，然后使用兩個(gè)圖案?jìng)鞲衅鱽?lái)辨別油壺手柄和油滴圖形來(lái)檢查蓋子的方向。如果蓋子不在正確的方向上，該視覺(jué)傳感器發(fā)出信號(hào)到取放臂控制器，使得蓋子在被壓進(jìn)加載在組裝盤(pán)上的O形圈中之前旋轉(zhuǎn)180度。
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