在Nürnberg市Inter Control公司中,利用100%高质量的图像处理技术负责控制产品的高质量,最终也成为对生产基地的贡献。图像处理系统基于一种由高能视频系统和软件与程序管理模块组成的结构,因此可以完成对大约150种产品的一系列标识进行检验的复杂要求。
为了能够通过提高产品质量来应对日益增长的竞争压力,Inter Control公司决定在Nürnberg生产基地抓紧解决采用图像处理技术进行质量控制的问题。家用电器工业、采暖通风空调领域以及自动化系统中温度调节器的电机械组件,必须接受100%的质量控制。在温度调节器的自动化制造过程中,由配备双金属机构的陶瓷底座和许多连接头以及各种固定的可能性这几部分组成。出发点是保证避免组件在陶瓷底座上有破裂,为此公司收集了提议和解决方案的思路,仅对于这项任务有多种不同的系统解决方案。根据这种必要性,生产过程和100%的质量控制必须设计得尽可能有效,各种要求也必须大幅拓宽。在与此相关的各种困难方面,陶瓷供货商早已提出过预先警告,他们也已经积极探讨过图像处理以及如陶瓷裂纹形成等问题。
必须检验200个不同品种
每年处理大约5000万件陶瓷产品,只有绝对安全可靠的工作系统才能做到。此外还面临这样一个问题,即不同的陶瓷底座加上组装的部件总共产生大约200个不同的品种。
Fürth市Bildverarbeitungs-Systemhauses 3D Motion公司的方案提议基于一种由高能视频系统和软件与程序管理模块组成的结构,这样就可以完成对大约150种产品的一系列标识进行检验的复杂要求。这个高效且价廉的系统解决方案很快就得到了实现和安装。原先提出的一系列要求后来又逐步得到了扩充,增加了图像处理的进一步要求。如今这个系统解决方案以每分钟80个组件的效率,绝对安全可靠地胜任两班或三班制全自动化的生产运行。
面向对象的思路简化操作
Fürth市这家视频专业厂商分析了产品范围,由此研发了一种有效的图像处理系统。在自动加工机床时,相同的基础底板可以装配不同的陶瓷底座,以便再将其与不同的接点组装在一起。此外,还有多种不同的接点,例如结构相同的接点,但其接头是弯成一定角度的。编程中,多种多样的型号需要加以有效地管理。实际上,这项任务不是仅依靠一台视频传感器就能完成的。由于采用了面向对象的思路,因而在编程与管理以及检验任务的维护中达到了满足各种需求的可能性。传统的做法是,在10个不同的种类中,分别为每个型号编制一个检验程序。由于采用了面向对象的操作方式,故只需对基础底板进行扫描,所有的检验程序均按此进行调整。这样就简化了检验程序的管理,节约了成本,使工作方式透明化,更安全且更灵活。
图1 在节省空间的结构方式中,由视觉传感器In-Sight 5400和照明装置组成的图像处理系统直接内置安装在全自动的安装设备中
用于大约150个种类的所有检验程序全部保存在Cognex的In-Sight 5400中。视觉传感器In-Sight内置有以太网接口,保护级别为IP67,可以不用电脑而作为单独的图像处理单元来工作。精密的图像处理算法使系统具有很高的可靠性,操作界面便于操作,操作人员即使没有全面的图像处理知识也能为新品种进行编程和数据读入。经过检验的对象标识简列如下:检查边框上指定的部位,接头的几何尺寸,接点的角度位置,基础底板上的钻孔直径,法兰的种类,陶瓷部件上的颜色标识。在节省空间的结构方式中,由视觉传感器In-Sight 5400和照明装置组成的图像处理系统直接内置安装在全自动的安装设备中(图1)。
多面观察识别裂纹
在一个周期时间内,用于图像处理的全部工作大约需要0.3s。对裂纹形成进行检查非常复杂,因为例如通过脏污进行识别等问题是相当难以解决的。因此,又开发了通过对部件的多面观察识别裂纹的其他视频系统能力。Inter Control公司的员工以极大的热情深入探讨了图像处理技术,因而也建立了宝贵的权威系统。这些用途应当继续予以扩大,公司已计划把这些已经成熟的方案和经验用于子公司及其特殊机器上。
由于对复杂的故障问题进行了一步步地摸索,因而也越来越接近许可的故障参数的狭小范围。过去总是反复出现这样的情况:交货时总是难以避免夹带一两件错误零件,原因是由于改变批量大小造成的。现在这些零件的几何规格可以立即被发现,并作为错误零件被分拣出来。在故障检测当中也有需要加以克服的问题部位,比如油污问题。如果因油滴而出现深色的污点,那么就不允许出现任何伪故障,这样的问题部位以可靠的方式得到了排除。In-Sight 5400视觉传感器的图像处理工具在故障检测中还拥有大量的潜在能力,这已经证明是其优势之一。
通过内置的图像处理装置,减轻了操作人员以前必须进行视觉检查的负担。一旦有连续三个故障零件通过检测装置,机器便自动停机。只有经过100%检验的产品才被装在配货托盘上离开自动化加工生产线(图2)。加工过程中的故障源以统计方式进行采集和分析,采取应对措施,并将过程进行合理调整。
图2 只有经过100%检验的产品才被装在配货托盘上离开自动化加工生产线
在家用电器方面,全球的竞争异常激烈,除价格之外,质量扮演着越来越重要的角色。如果说过去的故障率已经达到了最低程度,那么通过利用图像处理技术进行严密的质量监控,故障率已经降到了25~50ppm(parts per million),投诉或退货情况没有再发生过。对于全世界家用电器工业零配件供应商来说,这项重要的成果大有好处。因为投诉不仅导致产品召回的巨大费用,同时给公司形象造成极大损害,而且导致了管理开支和谈判费用的大幅度增加。排除这一故障区域,大大简化了与客户的沟通与通信过程。
其他自动机床逐步扩建
采用现有检测设备的成功经验已经使另外三台生产用自动机床逐步改造,扩充配以图像处理装置。高效图像处理技术上取得的技术知识,也将用于Inter Control公司的子公司以及Bad Kissingen的特种机器制造。新的加工设备也将装备内置式图像处理装置。
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