Atteindre des niveaux de qualité de classe mondiale est l’objectif numéro un de JST. Récemment, JST a pu améliorer ses niveaux de qualité déjà extrêmement élevés en mettant en œuvre un système de vision qui mesure les pièces avec une précision de 0,1 mm, un meilleur résultat que ce qui pouvait être atteint par le passé avec un inspecteur humain. Le système de vision identifie également les variations beaucoup plus rapidement que les inspecteurs humains, ce qui permet d’ajuster les paramètres de la machine de façon suffisamment rapide pour éviter les défauts. Résultat : le nombre de non-conformités au cours de la dernière période de mesure a été réduit à 0 pièce par million (ppm), bien en dessous de la référence de qualité six sigma extrêmement stricte de 3,4 ppm.
Basée à Waukegan (Illinois), l’entreprise JST fabrique plus de 30 000 types de connecteurs différents, notamment des connecteurs pour montage en surface, circuit flexible plat, fil à carte à sertir, en-tête, fil à fil, carte à fil, carte à carte, alimentation à alimentation, fil à carte, blindé EMI et carte mémoire CI. Pour la plupart des bornes standards, JST utilise du cuivre sans oxygène, qui a une électroconductivité élevée et une ténacité inhérente et peut être brasé sans risque de fragilisation par l’hydrogène. Les produits standards de JST sont tous galvanisés et traités avec une méthode spéciale qui garantit une adhérence maximale de l’électroplastie, réduisant davantage la résistance électrique et améliorant la résistance à la corrosion.
Tolérances dimensionnelles serrées
La borne sans soudure HCM à pas de 2,54 mm de JST est utilisée dans l’industrie automobile pour fixer des fils à une carte de circuit imprimé à l’aide de connecteurs à sertir. Les deux composants principaux sont le boîtier et le dispositif de retenue. L’utilisateur insère les fils dans un côté du boîtier, puis pousse le dispositif de retenue dans une ouverture de l’autre côté. L’utilisateur pousse une languette sur le dispositif de retenue pour le verrouiller sur le boîtier. Le boîtier et le dispositif de retenue sont produits par moulage par injection à des tolérances dimensionnelles serrées. Mais bien que le processus de moulage par injection soit extrêmement précis, il existe un très faible risque qu’un problème dans les conditions du processus puisse entraîner un remplissage incomplet du moule, phénomène appelé « short shot ». Un « short shot » qui pourrait empêcher la pièce de fonctionner serait facilement visible à l’œil nu. Cependant, les spécifications de qualité rigoureuses de JST interdisent même des « short shots » plus petits qui occasionnerait un manque de matière de seulement 0,1 mm... plus petits que ceux qui pourraient être détectés à l’œil nu. Les défauts aussi minimes n’ont aucun effet sur les performances de la pièce, mais restent inacceptables pour JST.
Inspection manuelle du passé
JST avait maintenu des niveaux élevés de qualité en consacrant beaucoup de temps et de ressources à l’inspection manuelle. « Nous avons passé beaucoup de temps à vérifier continuellement ces pièces », a déclaré Nate Hoselton, responsable des installations chez JST. « Souvent, les problèmes n’ont été détectés qu’un jour ou deux après le moulage des pièces. Dans ce cas, nous avons dû revenir en arrière et réinspecter un nombre considérable de pièces. Il était parfois difficile après coup d’identifier le problème avec la machine de moulage. Nous avons tenu des registres sur les conditions du processus, les matières, les paramètres de la machine, etc., mais l’opérateur peut avoir des difficultés à se souvenir de tout ce qui s’était passé d’inhabituel pendant le cycle. Par conséquent, il nous fallait généralement plusieurs jours et environ 1 500 USD pour enquêter sur chaque non-conformité. »
Hoselton a identifié cette application comme étant bonne pour la vision industrielle. « Nous utilisons depuis longtemps la vision industrielle dans cette usine en raison de l’attention particulière que nous portons à la qualité », a déclaré M. Hoselton. « En fait, nous disposons de systèmes provenant des trois principaux fournisseurs de systèmes de vision industrielle. Pour ce projet, nous avons choisi le système de vision Cognex In-Sight® car il est si simple et rapide à programmer. J’ai assisté à une formation Cognex et développé en seulement dix minutes une application simple qui lit une carte de visite. Sur la base de cette expérience, j’ai programmé cette application en seulement 45 minutes environ, en reliant le système de vision au contrôleur logique programmable (API) de la machine d’assemblage et à l’interface machine humaine (IHM). Il n’était pas nécessaire d’impliquer des ingénieurs internes ou un intégrateur. »
Hoselton a choisi un système de vision de la série In-Sight 5000 qui fournissait une solution complète dans un ensemble modulaire et ne nécessitait aucun matériel supplémentaire ou autre équipement. L’emballage de 60 mm x 110 mm x 80 mm du système de vision s’adapte facilement aux limites étroites de l’usine de fabrication. Le modèle de la série In-Sight 5000 sélectionné offrait une résolution de 1600 x 1200 pixels et un temps d'acquisition d'image de 15 images par seconde. Le logiciel Cognex EasyBuilder® guide l’utilisateur étape par étape tout au long du processus de configuration d’une application de vision. Les utilisateurs peuvent accéder aux outils en cliquant simplement sur les fonctionnalités qui les intéressent.
Programmation du système de vision
Hoselton a commencé le processus de programmation en montant le système de vision sur la machine d’assemblage et en le connectant à l’API, à l’IHM et à un ordinateur portable exécutant le logiciel EasyBuilder. Il a pointé le système de vision vers une pièce et l’image qui en résulte est apparue dans l’interface EasyBuilder sur son ordinateur portable. Il a utilisé un assistant fourni par le logiciel pour configurer l’échelle et les étalonnages non linéaires. Il a sélectionné des outils de détection des bords pour identifier l’emplacement de chaque côté du boîtier en fonction de la transition de la partie noire à l’arrière-plan blanc. Il a utilisé des outils de détection des bords supplémentaires pour identifier chaque côté de l’ouverture dans la pièce où le dispositif de retenue est inséré, là encore en fonction de la transition du noir au blanc. Hoselton a ensuite utilisé des outils de mesure pour calculer la taille de l’ouverture en soustrayant les longueurs des parois du boîtier de sa longueur totale. Il a introduit dans les outils de mesure les tolérances du plan bleu. Sur la base de ces tolérances, le système de vision mesure l’écart et envoie une alerte dès lors qu’il varie ne serait-ce que de 0,1 mm.
Hoselton a utilisé la configuration de communication pointer-cliquer dans EasyBuilder pour utiliser un signal de l’API afin d’alerter le système de vision pour acquérir une image lorsqu’une nouvelle pièce est en position. Il a renvoyé les résultats de l’inspection à l’API et à l’IHM. Enfin, il a utilisé des outils supplémentaires pour configurer une interface utilisateur qui affiche l’image de la dernière pièce, une pellicule qui affiche les pièces récentes et un tableau des résultats. Le système de vision inspecte chaque pièce en seulement 40 millisecondes environ, beaucoup plus rapidement que le taux de production requis par course par minute de la machine. L’IHM utilisée par l’opérateur de la machine d’assemblage est connectée au réseau de l’usine afin que les responsables JST puissent voir les images du système de vision industrielle depuis leurs bureaux, soit en temps réel, soit en recherchant dans les archives.
Améliorer des niveaux de qualité déjà élevés
Le système de vision In-Sight a apporté une amélioration significative des niveaux de qualité déjà élevés de l’entreprise. Le personnel de fabrication reçoit un retour immédiat du système de vision pour les variations, même infimes, qui sont beaucoup trop petites pour affecter les performances et pour être vues à l’œil nu. L’opérateur de la machine d’assemblage rassemble immédiatement les pièces ainsi que les informations d’inspection et les remet au service de contrôle qualité. Le contrôle qualité amène les pièces au technicien de moulage qui commence immédiatement à travailler pour résoudre le problème. Par conséquent, le temps nécessaire pour déterminer la cause profonde de la variation de fabrication et y remédier a été réduit à un jour. Le coût d'un rapport de non-conformité a été réduit de 1 500 $ à 100 $.
Plus important encore, la capacité à détecter et corriger même les plus petites variations a permis à l’entreprise de dépasser les objectifs de qualité six sigma. Au cours de la période de mesure la plus récente, il n’y a pas eu de défaut unique dans plusieurs millions de pièces produites par l’entreprise. Les responsables de JST attribuent cela à la mise en œuvre du système de vision industrielle. « La qualité est de loin le facteur le plus important de la réussite de notre entreprise », a conclu M. Hoselton. « La vision industrielle nous a aidés à apporter des améliorations significatives en nous aidant à détecter les variations plus rapidement afin de pouvoir apporter des corrections avant que des défauts ne se produisent. » Sur la base du succès de cette application, Hoselton a mis en place un autre système de vision In-Sight sur une machine d’assemblage similaire qui réalise un produit différent. La principale différence entre les deux produits est que l’écart dans le boîtier est d’une taille différente. Hoselton a commencé par le programme qu’il a développé pour la première machine d’assemblage. En seulement 15 minutes, il a pu modifier le programme original pour le nouveau produit.