視覺傳感器校正油蓋組裝的錯誤

MPC利用康耐視Checker視覺傳感器，防止組裝缺陷，提高生產率。

向世界領先的汽車公司提供元件絕不允許有錯誤。這就是Miniature Precision Components（MPC）公司在其威斯康星州的普雷里申（Prairie du Chien）工廠使用三個視覺傳感器來校正油蓋自動化組裝的原因。

該工廠擁有41臺模型機器，規模范圍從25至550噸，其面積為10萬平方英尺，共有450名員工。MPC的四個生產車間每年的產值大約是1.67億美元，專門向汽車和商業行業提供高質量注塑元件和總成件。

在MPC追求質量是永恒的目標。事實上，自1989年以來，該制造商一直是福特Q1的首選供應商，并且獲得了其他汽車公司的許多供應商獎，例如通用、尼桑、哈雷·戴維森和克萊斯勒汽車。

除了油蓋之外，該廠還生產一系列熱塑性元件和總成件，包括PCV閥門、節溫器蓋和用于排放控制系統的快接端口。

自動程序中的質量控制

“我們實現貫穿自動化程序的質量控制，并且在過去7年間，機器視覺一直是我們自動化戰略的一個關鍵要素，”MPC生產工程經理Shane Harsha解釋說。

自動化油蓋組裝系統是個典型的例子。MPC自動化及加工工程師Brian Champion最近新增使用了康耐視公司提供的Checker視覺傳感器。（馬薩諸塞州Natick市；www.cognex.com）。

升級取得了很好的成本效益，并且實現了可重復性的改良，為無缺陷油蓋的生產提供了更高的效率。

“因為Checker視覺傳感器的配置如此簡單、安裝如此容易，它們為各種檢查提供了具有成本效益的解決方案，相比之下，傳統傳感器性能不可靠，完全成熟的視覺系統又太昂貴?！?SPAN lang=EN-US>Harsha解釋說。

以百萬計生產油蓋

MPC油蓋組裝系統將O形圈密封片安裝進模制的熱塑蓋子中，然后在蓋頂上印字。該系統使用兩個振動杯進料器，直徑大約為4英尺。一個添加O形圈，而另一個將油蓋添加到程序中。

每個振動杯進料器包括一個大杯，在側壁上有螺旋匝道。當振動杯振動時，所有元件只是沿著匝道上升，到達內聯輸送帶。在內聯輸送帶的末端，取放臂將O形圈送到旋轉的組裝盤上的第一個站點。

在O形圈被加載到組裝盤設備后，進入到第二個站點。在那里，另一個內聯輸送帶將空白的蓋子從另一個振動杯進料器添加到第二個取放臂上，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在組裝盤上通過移印和最后檢查站點完成生產程序。

控制元件的方向

嚴密控制O形圈和蓋子的方向非常關鍵，以確保密封片的安裝適當。這樣成品油蓋才能充分發揮其功能。在移印之前，蓋子還必須保持在正確的方向上，以滿足嚴格的質量要求。

因為蓋子組裝系統中的硬模加工和傳統傳感器被證實是不可靠的，所以MPC選擇了三個Checker 202視覺傳感器，以確保O形圈和蓋子的方向適當。

第一個傳感器探測振動進料器和內聯輸送帶之間的反向O形圈。第二個視覺傳感器檢查在壓蓋之前O形圈在組裝盤設備上的定位是否適當。第三個視覺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O形圈的一邊都有一個密封焊道。在將該密封片加載到組裝盤上時，該焊道必須朝下放置。如果不是，機器會關機。在重新啟動機器之前，操作人員必須前去重新定位密封。

在進料器上的機械加工設計用來防止反向O形圈進入程序。但是，根據Champion的說法，該加工不可靠。稍微有點彎曲或者不完全扁平的O形圈偶爾會通過加工，在加載時會翻倒過來造成機器關機。

“操作人員翻轉這些密封片，并且重新啟動機器會降低我們的效率，”Harsha說道。“如果生產率從每小時生產360只蓋子下降到每小時生產200只蓋子，關機時間每年給我們帶來的耗費成本大約是2萬美元。由于我們接近滿負荷生產，該成本每年可能會增加到高達12萬美元?！?/P>

在威斯康星州Walworth市的MPC公司總部，之前曾向Harsha及其團隊介紹過康耐視Checker視覺傳感器。Harsha和Champion決定這些視覺傳感器完全適合其應用。

在一次演示之后，他們選擇了Checker 202視覺傳感器，因為它包括梯形邏輯的一個既簡單又功能強大的圖形造型，允許直接將Checker的每個檢測傳感器連接到輸出，從而以簡單的方法解決了較復雜的應用。

“體積小巧、內置光源、工作距離可調、梯形邏輯和自由運行能力使得這些設備的安裝非常簡單。沒有必要將它們連接到某可編程控制器，沒有必要安裝和連接觸發傳感器，四步配置使得它成為目前為止我所用過的最簡捷的視覺傳感器，”Champion說道。“與我們過去用過的那些視覺系統不同，使用Checker能夠在幾分鐘之內完成整個檢查的配置。”

設置簡單、性能強大

使用Checker很容易，只要選擇內置元件查找傳感器，然后將檢測傳感器設置在要檢查的特征上。該設備包括三種類型的檢測傳感器，可以在許多行業中廣泛應用：

1. 對比度傳感器檢查含有亮區和暗區的特征，例如日期代碼、螺紋和條形碼
2. 訓練圖案傳感器了解其特征，然后在發現該特征時給出信號。

為了探測該應用中反向的O形圈，Champion通過先訓練元件查找傳感器如何查找圖像中的O形圈來設置Checker 202，然后將一個圖案傳感器定位在正確的位置中，驗證是否有密封焊道。

圖案傳感器查找O形圈上的密封焊道的圖案，然后在其被探測到的時候發出信號。該圖案傳感器保持在相對元件查找傳感器的一個固定位置，這樣它始終處于正確的位置，以便查找密封焊道的形狀。

如果沒有密封焊道，視覺傳感器會通過光學耦合器至氣動螺線管，它可將反向O形圈吹下生產線，并且吹回進料器的供料杯，重新進行循環。

因為它是一個如此容易并且具有成本效益的解決方案，僅需不到一個小時的時間來設置和安裝第一個視覺傳感器，Champion決定通過增加另外兩個傳感器來完全校正油蓋組裝程序。

兩個傳感器都在將蓋子壓在加載的O形圈上的下一工作點使用。一個安裝在移動的取放臂上，另一個固定在將蓋子添加到程序中的內聯輸送帶的上方。

另外兩個視覺傳感器

Champion在移動臂上的視覺傳感器的配置方法，與查找從進料器中出來的反向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，然后使用圖案傳感器來驗證是否有密封焊道。允許視覺傳感器確保在蓋子被壓上之前O形圈被適當地加載。 最后一個視覺傳感器安裝在向程序中添加蓋子的內聯輸送帶上方，就設置在將蓋子壓在組裝盤上加載O形圈的取放臂上游。該視覺傳感器檢查蓋子的方向。但其配置的方法很相似，首先訓練元件查找傳感器辨別油蓋的轉角半徑，然后訓練兩個圖案傳感器來辨別油壺的手柄和油滴圖形。 通過在兩個圖案上的訓練，視覺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，該視覺傳感器發出信號至取放臂控制器，使得蓋子在被放在組裝盤上之前旋轉180度。

“Checker視覺傳感器幫助我們在生產程序中實現0缺陷率，”Harsha稱，“同時還減少了廢料。它們是適用于我們許多檢查和錯誤校正應用的完美的解決方案。”

CGNX_MPCFeederBowl.jpg—該視覺傳感器探測反向O形圈退出振動杯進料器。如果檢查不到密封焊道，視覺傳感器會觸發一個拒絕機制，從生產線上移除倒放O形圈，并且將其吹到進料器的供料杯中重新循環。

Cognex_MPC1.jpg—在蓋子定向并被壓進加載在組裝盤上的O形圈的工作站上，使用了兩個視覺傳感器。右側的視覺傳感器固定在向程序添加蓋子的內聯輸送帶的上方，以確保在組裝和印刷之前蓋子的方向適當。

Cognex_MPC2.jpg—該視覺傳感器（在上一張圖像的左側）隨著取放臂移動，并且用來在蓋子被壓進之前驗證O形圈在組裝盤設備上的定位是否適當。

MPCOringPass.jpg—該視覺傳感器檢查反向O形圈從進料器供應杯出來，首先使用元件查找傳感器在圖像中查找O形圈，然后使用圖案傳感器來驗證是否有密封焊道。

MPCInvertedOring.jpg—該圖案傳感器保持在相對元件查找傳感器的一個固定位置，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形圈的位置發生變化。

MPCOilCanHandle.jpg和MPCOilDrop.jpg—該視覺傳感器通過先使用元件查找傳感器確認在油蓋圖形上的轉角半徑，然后使用兩個圖案傳感器來辨別油壺手柄和油滴圖形來檢查蓋子的方向。如果蓋子不在正確的方向上，該視覺傳感器發出信號到取放臂控制器，使得蓋子在被壓進加載在組裝盤上的O形圈中之前旋轉180度。