优化的检验站提高了发动机产量

数字化转型——或称工业4.0——正在许多行业站稳脚步，但一些分析师指出，汽车行业是工业成熟的催化剂。在经济低迷之后，汽车整车厂开始巩固工厂的足迹，并向内看工艺和优化他们的生存。这种优化导致了制造执行系统(MESs)的使用增加，更好的资产利用率和向高级自动化的一致驱动。

这一趋势，以及产量的增加，正在刺激汽车oem投资于生产线的改进。作为这一行业趋势的一部分，一家柴油发动机OEM最近转向了密歇根州的普利茅斯。的系统集成商RedViking为发动机装配线设计和安装基于视觉的检测系统。由于大批量生产，柴油发动机供应商需要在装配线的关键阶段取消人工检查流程。

该汽车供应商指出:“装配线操作员负责检查气门组件，由于在轮班时观察数千台发动机在该区域内移动，他们忽视了问题。”柴油发动机供应商最终意识到，在工人轮班结束时，装配错误的可能性呈指数级上升。操作人员的任务是检查每个十字头和摇臂组件，以确保所有组件都在。他们发现，在轮班后期，柴油发动机显示十字头，十字头插座和推杆松散地连接在一起。在这一阶段，校准是至关重要的，因为随着柴油机装配过程的推进，这些部件将变得模糊。

发动机内的气门组件包括两个进气和排气气门每个气缸，因为每个摇臂控制两个气门。摇臂施加一个力到十字头的中心，而顶部十字头套筒作为一个枢轴，使十字头的两端各传递力到阀杆。

在装配线的关键阶段，阀门、臂、插座和其他部件构成了一个复杂的难题，需要进行检查。RedViking的控制工程师主管Dave Olson说:“最简单的方法是使用坐标测量机(CMM)，但我们决定，我们需要触摸至少24个不同的位置，在大多数情况下需要多次触摸，并且需要在要求的45秒内。”RedViking的工程师还研究了3D和2D激光扫描技术;后者的实现成本太高，尽管它确实满足了周期时间的要求。

相反，RedViking公司将发那科的六轴机器人与连接在末端执行器上的机器视觉系统相结合，以检查这些发动机的多个部件。

Olson说:“为了成功地实现这种机器视觉解决方案，我们需要克服几个挑战，包括零件缺乏位置精确度，在工厂中都是相同的颜色和不同的照明。”

积分器选择了Cognexin - sight 7000视觉检测系统可在45秒内检测8到24个不同的位置。IP67密封视觉系统可以在7.2 GB程序内存的情况下实现这些循环速度，同时拥有512 MB的图像处理器，以满足该应用程序的关键视觉需求。例如，时间戳分辨率可达到8 ns，同步精度为5 μs。

PatMax零件定位工具是该视觉系统的关键实现器之一，该工具使用几何模式匹配技术，通过一组边界曲线来学习物体的几何形状，如十字头和插座。RedViking使用PatMax设计了可接受和不可接受的空间关系排列的组件，并通过视觉系统捕获更多图像，定义了可接受部件的特定范围。

检疫站使用罗克韦尔自动化CompactLogix PLC通过PanelView人机界面来控制六轴机器人和视觉系统。在RedViking的实现中，系统控制首先向检验站操作员的人机界面识别特定的发动机型号和变体。检查包括在生产过程中限制自然光线，并捕捉每个气缸的两个摇臂和十字头的侧视图图像。

然后，匹配工具确定引擎上一个已知参考点的位置，并使用它检查图像。从那里，模式匹配验证引擎组件的存在，并确定它们的位置和方向是否在先前定义的可接受范围内。在十字头和插座检查后，机械臂移动到发动机的另一侧，以类似的方式检查推杆插座。

在HMI面板上，操作人员可以通过覆盖展示的方式查看新扫描的发动机镜头和正确的发动机原理图。绿色表示通过，红色表示缺陷。维修站的PLC要么在发动机通过时将其向前移动，要么将其从装配线转移到单独的维修站。

网络上有一台本地PC机，将巡检过程中产生的图像保存下来，并在每张图像上标明时间、日期和引擎序列号。工程师使用这些图像来调查生产过程后期或现场故障的原因。

随着工厂产量和产能利用率的提高，汽车整车厂正在寻找创造性的方法来满足需求，并将发动机从装配线上保留下来。