Lograr un nivel de calidad de primera clase es el objetivo número uno de JST. Recientemente, JST pudo mejorar sus ya extremadamente altos niveles de calidad mediante la implementación de un sistema de visión que mide las piezas con una precisión de 0,1 mm, mejor de lo que se podía lograr en el pasado con un inspector humano. El sistema de visión también identifica variantes mucho más rápido que los inspectores humanos, lo que permite ajustar los parámetros de las máquinas lo suficientemente rápido como para evitar defectos. El resultado es que la cantidad de no conformidades en el último periodo de medición se redujo a 0 partes por millón (ppm), muy por debajo del punto de referencia extremadamente duro de calidad de seis Sigma de 3.4 ppm.
JST, con sede en Waukegan, Illinois, fabrica más de 30,000 tipos diferentes de conectores, incluidos montaje superficial, circuito flexible plano, crimpado de cable a placa, cabezal, cable plano, cable a cable, placa a cable, placa a placa, alimentación a suministro, cable a placa, apantallado EMI y conectores de tarjeta de memoria IC. Para la mayoría de los terminales estándar, JST utiliza cobre libre de oxígeno, que tiene alta electroconductividad y dureza inherente y puede soldarse sin posibilidad de fragilidad por hidrógeno. Todos los productos estándar de JST están galvanizados y tratados con un método especial que garantiza la máxima adhesión del electroplatado, reduciendo aún más la resistencia eléctrica y mejorando la resistencia a la corrosión.
Tolerancias dimensionales ajustadas
El terminal sin soldadura HCM de paso de 2,54 mm de JST se utiliza en la industria automotriz para conectar cables a una placa de circuito impreso mediante conectores de tipo crimpado. Los dos componentes principales son el alojamiento y el retenedor. El usuario inserta los cables en un lado del alojamiento, luego empuja el retenedor hacia una abertura en el otro lado. El usuario empuja una lengüeta en el retenedor para bloquearlo en el alojamiento. Tanto el alojamiento como el retenedor se producen mediante moldeo por inyección a tolerancias dimensionales ajustadas. Sin embargo, si bien el proceso de moldeo por inyección es extremadamente preciso, existe un riesgo muy pequeño de que un problema en las condiciones del proceso pueda hacer que el molde se llene de manera incompleta, lo que se denomina inyección rápida. Un disparo corto que podría hacer que la pieza no funcione sería fácilmente visible a simple vista. Sin embargo, las estrictas especificaciones de JST prohíben disparos cortos aún más pequeños que hacen que falten solo 0,1 mm de material... más pequeños de lo que podría detectarse a simple vista. Los defectos tan pequeños no tienen ningún efecto en el rendimiento de la pieza, pero siguen siendo inaceptables para JST.
Inspección manual utilizada en el pasado
JST había mantenido altos niveles de calidad al dedicar tiempo y recursos considerables a la inspección manual. “Pasamos mucho tiempo revisando continuamente estas piezas”, dijo Nate Hoselton, Gerente de Instalaciones de JST. “A menudo, no se detectaron problemas hasta uno o dos días después de que las piezas se habían moldeado. En ese caso, tuvimos que volver y volver a inspeccionar una cantidad considerable de piezas. A veces era difícil después del hecho identificar el problema con la máquina de moldeo. Mantuvimos registros de las condiciones del proceso, los materiales, los parámetros de la máquina, etc., pero el operador podría tener dificultades para recordar cualquier cosa inusual que haya ocurrido durante la ejecución. Como resultado, normalmente nos llevó varios días y alrededor de $1,500 investigar cada no conformidad”.
Hoselton identificó esta aplicación como una buena para la visión artificial. “Durante mucho tiempo hemos utilizado la visión artificial en esta planta debido a nuestro intenso enfoque en la calidad”, dijo Hoselton. “De hecho, tenemos sistemas de los tres proveedores líderes de sistemas de visión artificial. Para este proyecto, seleccionamos el sistema de visión Cognex In-Sight porque es muy fácil y rápido de programar. Asistí a un curso de capacitación de Cognex y en solo diez minutos desarrollé una aplicación simple que lee una tarjeta de presentación. En función de eso, programé esta aplicación en solo unos 45 minutos, incluida la interconexión del sistema de visión con el controlador lógico programable (PLC) y la interfaz de máquina humana (HMI) del equipo de montaje. No había necesidad de involucrar a los recursos internos de ingeniería o a un integrador”.
Hoselton seleccionó un sistema de visión In-Sight 5000 porque proporcionó una solución completa en un encapsulado modular y no requirió hardware ni otros equipos adicionales. El encapsulado de 60 mm x 110 mm x 80 mm del sistema de visión cabe fácilmente dentro de los límites estrechos de la planta de fabricación. Los modelos In-Sight 5000 seleccionados ofrecieron una resolución de 1600 x 1200 píxeles y un tiempo de adquisición de imágenes de 15 cuadros por segundo. El software Cognex EasyBuilder® guía al usuario paso a paso a través de la configuración de una aplicación de visión. Los usuarios pueden acceder a las herramientas simplemente haciendo clic en las características de interés.
Programación del sistema de visión
Hoselton comenzó el proceso de programación montando el sistema de visión en el equipo de montaje y conectándolo al PLC, HMI y a una computadora portátil que ejecutaba el software EasyBuilder. Señaló el sistema de visión en una parte y la imagen resultante apareció en la interfaz de EasyBuilder en su computadora portátil. Utilizó un asistente proporcionado por el software para configurar la escala y las calibraciones no lineales. Eligió herramientas de borde para identificar la ubicación de cada lado de la carcasa en función de la transición de la parte negra al fondo blanco. Usó herramientas de borde adicionales para identificar cada lado de la abertura en la parte donde se inserta el retenedor, nuevamente en función de la transición de negro a blanco. Luego, Hoselton utilizó instrumentos de medición para calcular la dimensión de la abertura restando las longitudes de las paredes del alojamiento de su longitud total. Él conectó las tolerancias en los instrumentos de medición del plano. Según estas tolerancias, el sistema de visión mide la separación y envía alertas cuando varía en una cantidad tan pequeña como 0,1 mm.
Hoselton utilizó la instalación de comunicación de apuntar y hacer clic en EasyBuilder para utilizar una señal del PLC para alertar al sistema de visión para adquirir una imagen cuando una nueva pieza está en posición. Envió los resultados de la inspección al PLC y a la HMI. Finalmente, utilizó herramientas adicionales para configurar una interfaz de usuario que muestra la imagen de la última pieza, una tira de película que muestra piezas recientes y una tabla de resultados. El sistema de visión inspecciona cada pieza en solo unos 40 milisegundos, mucho más rápido que la velocidad de producción requerida de carreras por minuto de la maquina. La HMI utilizada por el operario de la máquina de ensamblaje está conectada a la red de la planta para que los gerentes de JST puedan ver las imágenes del sistema de visión artificial desde sus escritorios, ya sea en tiempo real o buscando archivos.
Mejorar los ya altos niveles de calidad
El sistema de visión In-Sight ha proporcionado mejoras significativas en los ya altos niveles de calidad de la compañía. El equipo de fabricación recibe comentarios inmediatos del sistema de visión para incluso pequeñas variantes, que son demasiado pequeñas para afectar el rendimiento y demasiado pequeñas para ser vistas a simple vista. El operario de la maquina de ensamblaje inmediatamente recoge las piezas junto con la información de las inspecciones y las lleva al Departamento de control de calidad. El control de calidad lleva las piezas a los técnicos de moldeado, donde comienza a trabajar de inmediato para abordar el problema. Como resultado, el tiempo necesario para determinar la causa principal y abordar las variaciones de fabricación se ha reducido a un día. El costo de un informe de no conformidad se redujo de $1,500 a $100.
Lo que es más importante, la capacidad de detectar y corregir incluso las variaciones más pequeñas ha dado como resultado que la compañía supere los seis objetivos de calidad de Sigma exigentes. En el periodo de medición más reciente, no hubo una sola falla en varios millones de piezas producidas por la compañía. Los gerentes de JST atribuyen esto a la aplicación del sistema de visión artificial. “La calidad es, por mucho, el factor más importante en el éxito de nuestra compañía”, concluyó Hoselton. “La visión artificial nos ha ayudado a realizar mejoras significativas al ayudarnos a detectar variaciones más rápido para que podamos hacer correcciones antes de que ocurran defectos”. En función del éxito de esta aplicación, Hoselton configuró otro sistema de visión In-Sight en un equipo de ensamblaje similar que produce un producto diferente. La diferencia principal entre los dos productos es que la separación en el alojamiento es de diferente magnitud. Hoselton comenzó con el programa que desarrolló para la primera máquina de ensamblaje. En solo 15 minutos, pudo modificar el programa original del nuevo producto.