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纤毫必现 - 机器视觉技术在发动机生产中的应用

在德国最大的汽车制造商戴姆勒-克莱斯勒的气缸盖生产车间内,零部件装配的正确性检测由西门子生产的性能强大、功能可靠的视觉传感器对二维码进行扫描完成。该技术确保了零部件的可追溯性,成为质量管理过程中不可或缺的重要环节。

每天,戴姆勒-克莱斯勒位于德国斯图加特Untertürkheim的Bad Canstatt发动机工厂都要生产约1600台两档V6和V8柴油发动机。其中,3200个气缸盖生产过程的详细信息都分别记录于为每辆车准备的一个产品历史文件内,气缸在加工前首先使用二维码进行标记,使其身份具有唯一性,代码中包含零部件编号、生产年代、生产日期、相关生产序列中的序号,并且留出了添加备注信息的空间。

检测出错率大为降低

以前,戴姆勒-克莱斯勒一直使用相机进行代码检测。

但是,相机扫描的出错率有时会达到百分之十还多,远远超出了该公司制定的质量标准。另外,为了读取代码,还需要清洁气缸盖加工表面的残余油污,结果使得相机本身也沾染了油污,工作人员不得不每天对其进行清洁。为了解决这些问题,该公司的生产规划部门决定采用西门子生产的Simatic VS130-2视觉传感器代替现有的相机检测系统。

“令我们感到惊奇的是,自从用了VS130-2之后,扫描出错率大大降低了,甚至连二维码表面的油污都不需要进行清洁。”负责Bad Canstatt气缸盖生产的Ralf Blesch说。 “通过与西门子公司的密切合作,我们成功的将扫描出错率永久性的控制在了0.1%到0.5%之间。而且我们再也不需要总是清洁油污,为我们节省了更多精力和投资成本。”负责生产计划的Bernd Hofacker补充说。现在,相机头部只是每周随机器整体清洁一次。自从2005年中期以来,Bad Canstatt气缸盖生产车间总共使用了10组VS130-2机器视觉传感器,气缸盖在经过所有加工中心都要重新进行识别,具体方法是将相机安装于扫描表面的对角方向。为了保证光线充足,相机上安装了一圈LED灯。

Ralf Blesch解释说:“为了防止油污造成遮挡和反射,我们单独设计了照明单元,并将其调整到合适的角度。”与此同时,西门子根据戴姆勒-克莱斯勒的试用结果对传感器进行了改进,如今,相机可选择图像的任一部分进行拍摄,而不是向从前那样只能整体进行拍摄。该项新技术如今已成为VS130-2的标准配置,使系统的扫描出错率进一步降低。现在,一旦检测到出现图像错误,系统可以断定是由于标签错误引起的还是污物引起的。

一套系统即可同时完成图像捕捉和分析工作

系统通过自身配备的CCD芯片利用自动曝光设置可以拍摄整幅静态图像,DMC各点的正确识别仅需五个像素,因而系统的使用极为灵活。通过选择不同的光学系统可以定义像点尺寸和扫描距离,而且可进行大范围定义。

扫描完成之后,VS130-2可将所捕获的图像传输至单独的分析单元。为了防止沾染油污和保护芯片,分析单元的安装位置比传感器位置略高。

图像经过分析之后,结果数据串将通过DP被传输至机加工中心当的Sinumerik 840D机器控制器或Simatic S7-300。该新系统可毫不费力的被集成到现有的通信结构中去,分析图像以“实时”方式显示于生产线的控制面板上。另外,系统还可通过示教方式学会新的代码。有了VS130-2,用户将不必再忙于复杂的生产计划或参数化设置工作,而只需对照明进行配置并对算法进行示教就可以了,不必再以代码方式进行用户设定。

灵活的访问方式令检测过程变的开放透明

视觉传感器也可通过Sinumerik控制器的OP012操作面板与上位系统相连,由上位系统捕捉机器和运行数据并将之输入到产品历史记录文件内。系统使用由戴姆勒-克莱斯勒公司和西门子合作开发Transline 2000人机界面系统经由以太网进行通信,工作人员通过任何一台连接终端都可访问所存储的故障图像和相机现场图像,而且可通过密码控制访问权限。

姆勒-克莱斯勒公司认为,该系统的另外一项优势在于将来全公司上下可以通过WEB浏览器对作为标准开放式接口的相机系统进行配置。通过对图像的直接访问,不仅操作人员可以从电脑桌面直接监控所有功能,而且只要照明单元的位置可被联机监控和根据需要进行优化,还可以提高DMC扫描仪的调试速度。在“代码质量访问”模式下,系统还可以检测标签工作是否正常,或者代码本身是否存在问题。

Bernd Hofacker满怀信心的说:“所有系统的允许将将对不会出现任何问题。”作为自己新的标准化计划的一部分,姆勒-克莱斯勒公司已经批准在自己位于柏林、汉堡、Untertürkheim、K.lleda工厂的其他奔驰汽车集团/发动机项目中采用VS130-2系统。