Piston Group 位于密歇根州雷德福德，为 7 辆不同的车辆制造冷却模块。这些冷却模块由五条不同的装配线进行生产，每条装配线依次生产 50 种以上不同的类型以满足客户的需求。每个模块都需要进行多种不同检测，包括验证生产的多样性、检查电气连接和所有尺寸要求。过去，检测是在自动检查站进行的，利用配有线性检测器、视觉系统和多种不同传感器的多个气动滑阀检测不同的元件。这种方法的问题在于，每块载玻片的成本超过 15,000 美元，每当相应的零件规格或设计发生变化时，必须更换载玻片。
使用机器视觉更换滑阀的传统方法需要 30 个不同的固定式摄像头，每个都有专门的照明要求。Piston Group 通过在 Fanuc® 机器人上安装单个康耐视 In-Sight® 视觉系统，开发了更便宜、更灵活的解决方案。这个机器人将视觉系统放在一定位置上，在 45 秒内捕捉 30 张以上图像，从而对模块进行全面检测。只需进行几小时的编程，即可轻松对 In-Sight 视觉系统进行修改以检测将来的设计变更。这种新的检测系统可以更精确地检测更多的点，同时降低了 40% 的原始成本和 80% 的再加工成本，大大提高了质量。
Piston Group 为复杂模块化组件提供顺序和非顺序子组装组件。该公司组装的模块包括前端冷却系统、悬架和底盘系统、内部系统和动力传动系统。本应用中生产的冷却模块基本上由电机和前保险杠之间的所有部件组成：核心支架、散热器、电风扇、交流冷凝器、动力转向和变速箱冷却器、储罐、软管、线束和许多其他小型部件。这些模块采用多种不同的配置。例如，根据客户选择的型号和选项，大多数线路使用 20 多种不同的线束。客户向 Piston Group 发送每日版本，指示所需的前模块配置及其构建顺序。
要求质量要求
模块的质量要求要求很高。首先，每个模块必须正确配置要安装的车辆，并配备适当的线束和其他组件。其次，许多组件需要在严格的尺寸公差内安装。必须在指定位置的 1 mm 范围内安装多个软管和夹子。所有电接头必须完全就位并啮合。
过去，许多这些检查都是通过安装在载玻片上的机械探针在检查站进行的。这种方法要求为检查的每个维度设计和构建自定义幻灯片。每当尺寸改变时，必须修改载玻片或用新设计替换载玻片。对全新车型进行改造需要大约两周的停机时间，以改造整个检查站。在模型转换之前，公司将制造少量的预生产新模型部件，由于没有更换工作站，因此必须手动检查这些部件。
“每次客户进行单一工程更改时，成本至少为 15,000 美元，”活塞集团制造工程总监 Kevin Miller 说。“我们希望实施灵活的视觉系统，以减少成本和变革周转时间。我们还希望减少所需的人工检查量，以提高质量。正常做法是每个检测点使用一台摄像机。这种方法在现有设备上占用了太多空间，成本太高。
使用单个视觉系统进行多次检查
传统上，每个检测点都使用单独的摄像头，因为每个点通常需要非常特定的照明和摄像头焦距，才能达到所需的精度水平。在考虑在一个周期内使用单个摄像机拍摄多个图像的想法时，相机速度也一直是一个问题。但是，康耐视视觉系统技术的演变使得单个机器人安装的相机能够以高精度检测大量点。
“我们与 McNaughton McKay Electric 的视觉 & 可追溯性 Group 合作，为该应用确定合适的摄像头，”The Piston Group 控制工程师 Patrick O’Dell 说。“我们之所以选择康耐视，是因为其视觉系统提供了广泛的工具来检查此应用涉及的许多不同点。此外，康耐视的 PatMax® 几何图案匹配工具通过准确确定元件定位，大大提高了精度。单一的康耐视 In-Sight 视觉系统在不到 45 秒的时间内准确检查了许多不同位置的 30 多个非常不同的功能，从而满足了此应用的要求。我们在工厂范围内使用这款相机进行 90 多次不同的检查”
对视觉系统进行编程
O’Dell 使用康耐视的 In-Sight 软件对检测应用进行编程，该软件使用电子表格编程接口。“电子表格界面提供了终极的编程灵活性，”O’Dell说。“它提供了每个可想象的视觉工具的访问权限，让我只需复制一个类似的工具并进行一些调整，就可以创建新的检查操作。检查站的第一次操作包括读取部件 RFID 标签判定模块类型。模块类型决定了机器人程序/路径和视觉检测程序。
O’Dell 使用 PatMax 工具判定冷却模块固定位置的位置，然后基于该位置进行所有后续检查操作。他使用直方图工具判定组件是否存在，以检查模块内容是否正确。他通过使用 PatMax 工具定位软管夹和哑光组件上的特征，例如成型滚胶珠止动件，从而确定软管夹的位置。然后，他使用距离测量工具判定软管夹和此功能之间的距离。对于每次测量，O’Dell 在电子表格中输入了高值和低值。电子表格中的值表示直方图的亮度和测量的距离。条码也会在多个组件上读取，以确保安装了正确的元件编号。
O'Dell尝试了几种不同的照明布置，发现一种，集成到相机中的环形灯，适用于每个应用。每次检查的所有图像都经过序列化，并收集在网络服务器上，以便可追溯性到每个组装模块。O'Dell尝试了几种不同的方法来存储图像，发现最快的是在周期中将图像存储在本地，然后在部件被转移时将其转移到网络。ControlLogix 可编程逻辑控制器 （PLC） 控制机器人和视觉系统。在处理每个图像时，仅已启用电子表格的一小部分，以节省处理时间。康耐视 Connect 支持最常用的开放式标准工业以太网和现场总线通信协议，可无故障连接到 PLC 以及三菱 (Mitsubishi)、罗克韦尔、西门子和其他制造商的各种自动化设备。
O’Dell 对视觉系统进行了量具可重复性和可靠性 （R &R） 研究，作为冷却模块生产部件批准流程 （PPAP） 提交的一部分。他在电子表格中设置了值，这样就不会有坏部件逃脱。该设置要求少量、少于 0.4% 的良好部件可能无法通过检查。这些虚假拒绝需要质量技术人员进行检查，并且可以使用密码通过，该密码被记录下来以便可追溯性。视觉系统无法检查一些项目，因为它们变化太多，例如线束推销位置。他向客户的设计组织提供反馈，以推动变革，使这些项目更容易通过视觉系统进行检查。
当零件未通过检查时，程序采集并处理另一张图像。如果零件再次发生故障，PLC 会发出警报，RSViewME 人机器接口 （HMI） 会在屏幕上显示故障的检查图像以及故障的口头描述。操作员或团队领导对故障作出反应。在某些情况下，例如如果软管夹不合适或推销缺失，操作员可以解锁闸门并固定零件。然后重新运行所有检查操作，以确保解决问题不会造成其他故障。如果零件通过测试，则线路从停止点继续。
存储图像可避免处罚
连接到服务器和存储每个图像的能力是有价值的。在一个案例中，一位客户说他们收到了一个制动角，缺少制动片。然而，存储的图像显示，当模块在活塞处构建时，制动衬块存在。客户调查并发现车辆因其他原因而被维修，在维修期间，制动衬块被撞掉。“过去，我们不得不支付罚款，我们的质量得分就会降低，”奥德尔说。“现在我们可以使用硬数据来证明我们没有过错。
视觉系统能够以比以前的检查方法高得多的精度进行检查。例如，机械探针只能判定软管夹位置，精度为 +/- 4 mm，因为组件中的堆叠公差量以及如何跟踪回我们的夹具基准点。虽然视觉系统现在提供 +/- 1 mm 的精度，因为我们能够利用 PatMax 定位摄像机视图中的特定点，并从中获取尺寸读数，而不是试图对照夹具基准点测量。视觉系统还检查了公司过去能够使用机械探头检查的点数的两倍。Miller 总结道：“最重要的是，我们通过检查更多准确率更高的点来提高质量，前期投资减少 40%，变更成本比传统检查站所需的成本降低 80%。”