84 Julij 33 VI Z napravo za 100-odstotno kontrolo pri sesta-
vljanju vzglavnikov smo zagotovili, da konč- nemu kupcu dobavimo točno tak tip vzglavni- ka, kot je namenjen za neko vozilo. Vzglavniki (Slika 1) se med seboj razlikujejo po obliki naslonjala za glavo, vrsti in barvi tkanine, po vrsti in barvi šiva, vrsti in barvi kovinske pa- lice ter po utoru na palici. Proces preverjanja se izvaja polavtomatsko, kar pomeni, da dela- vec v posebno gnezdo vstavi vzglavnik, zapre vratca naprave, sistem pa avtomatsko izvede kontrolo in javi morebitno napako.
Kontrola kakovosti s strojnim vidom
Naprava za 100-odstotno kontrolo pri sestavljanju vzglavnikov Renault J95
Proizvodnja avtomobilskih vzglavnikov danes zahteva najvišjo možno ka- kovost procesa izvajanja, proizvodnjo brez zastojev, oskrbo kupca po nače- lu »just-in-time« ter zahtevo po končni kontroli izdelkov. V podjetju John- son Controls – NTU, d. o. o., v Slovenj Gradcu smo se zaradi doseganja višje produktivnosti, zahtev kupca po natančno in pravilno sestavljenem avto- mobilskem vzglavniku ter v izogib napačnim dobavam kupcem odločili za investicijo v »poka-yoke« napravo za 100-odstotno kontrolo pri sestavljanju vzglavnikov Renault J95.
Andrej Rotovnik Ambrož Podkoritnik Aziz Khalaf
Slika 1: Vzglavnik za kontrolo
Opis naprave
Napravo sestavljajo mehanska konstruk- cija z gnezdom za vzglavnike, industrijski krmilnik Omron serije CJ1M, pnevmatika za pridržanje vzglavnika, sistem zaznaval za prepoznavanje palic vzglavnikov ter sistem strojnega vida Omron Xpectia.
V napravi je bistven sistem zajema slik s ka- mero, saj izredno dobro ločuje tipe blaga, ki jih celo s človeškim očesom težko ločimo.
Celotno zgradbo naprave prikazuje Slika 2.
Vgrajeni sistem zaznaval
Sistem zaznaval (senzorika) za prepoznava- nje palic sestavljajo fotoelektrični senzorji z optičnimi vlakni z izredno ozkim žarkom, ki omogočajo natančno ugotavljanje utorov na palici. Slika 3 prikazuje vgrajena zazna- Slika 2: Naprava za 100-odstotno kontrolo pri sestavljanju vzglavnikov Renault J95
vala z optičnimi vlakni za ugotavljanje uto- rov na palici.
Programljivi krmilnik Omron CJ1M
Industrijski krmilnik se uporablja za pri- ključitev vseh potrebnih perifernih naprav, kot so sistem zaznaval, stikala, pnevmatski cilindri in ostalo. V njem teče uporabniški program, ki je sprogramiran v lestvičnem diagramu s funkcijskimi bloki. Odlikujeta ga izredno velika hitrost in možnost komu- nikacije s perifernimi napravami – v tem primeru s sistemom za strojni vid Xpectia.
Strojni vid Omron FZ3 – Xpectia
V aplikaciji je uporabljen barvni sistem strojnega vida OMRON FZ3 – Xpectia (Slika 4). Gre za visokozmogljiv kompak- tni krmilnik strojnega vida (angl. vision controler) z uporabniškim vmesnikom in pripadajočimi algoritmi. Na voljo je v 2-kanalni ali 4-kanalni izvedbi. Nanj lah- ko priključimo več različnih digitalnih kamer, ki so na voljo v izvedbah 0.3 Mpx, 2 Mpx in 5 Mpx. Programiranje in vizua- lizacija sta izvedeni z na dotik občutljivim LCD-zaslonom.
Velik nabor algoritmov omogoča prilago- dljivost, saj lahko z njimi določimo način in vrsto preverjanja v več točkah. V primeru drugačnih zahtev preverjanja se program preprosto dopolni ali spremeni. Sistem omogoča paralelno in serijsko komunika- cijo ter ethernet. Na digitalnih vhodih lah- Slika 3: Fotoelektrična zaznavala z optičnimi
vlakni za ugotavljanje utorov na palicah
pr oiz v odnja in log istik a
dogodki in dosežki
Julij 33 VI 85
ko določamo različne načine delovanja, iz- vajamo skoke na različne dele programa ali enostavno menjavamo programe, ki smo jih konfi gurirali in s tem določimo drugač- no preverjanje.
Pri preverjanju palice in vzglavnikov gre za dvokanalni tip, kjer je na en kanal pri- ključena digitalna kamera z 2 Mpx za zajem slike. Za osvetlitev je uporabljeno obročno svetilo.
Algoritem za preverjanje tipa palice in vzglavnika
Vsak vzglavnik mora biti zatisnjen na ustrezne kovinske palice. Na liniji se se- stavlja in preverja dva tipa palic in 8 tipov vzglavnikov, ki se ločujejo po prevleki. Sis- tem kamer po komunikaciji RS-232 pošlje podatek o tipu prevleke (znak ASCII) kr- milniku. Na merilnem mestu sta uporablje- ni tudi dve laserski zaznavali, ki ugotavljata barvo palic (črna ali srebrna). Vse tri po- datke dobi krmilnik, ki jih primerja s pred- nastavljenimi dovoljenimi kombinacijami vzglavnikov in palic, nato pa da dovoljenje za zatiskovanje (Slika 5).
Slika 4: Sistem za strojni vid OMRON FZ3 – Xpectia
gnezdo, kjer kamera zajame sliko.
• Delavec predhodno postavi palici na merilna mesta, kjer laserski zaznavali preverita barvo.
• Palici se nato vstavita v vzglavnik.
• Meritev s strojnim vidom in preverja- nje v krmilniku se izvedeta z zaprtjem varnostnih vrat na stroju.
• Če je kombinacija pravilna, stroj zati- sne palici v vzglavnik.
Program za preverjanje tipa vzglavnika
Sistem strojnega vida zelo dobro ločuje barve.
V programu za preverjanje so različni algorit- mi, kot sta algoritma »GRAVITY&AREA«, ki na merilnem območju šteje točke neke barve, in »COLOR DATA«, ki poda digitalno vrednost barve v zapisu RGB.
Sl ika 6: Del programa na sistemu strojnega vida za preverjanje tipa prevleke
Postopek preverjanja
Postopek preverjanja poteka po nasle- dnjem zaporedju opravil:
• Vzglavnik se med preverjanjem vstavi v
Vsak tip prevleke vzglavnika izstopa po neki lastnosti. Al- goritmi delujejo kot fi ltri za izločanje posameznega tipa.
Na enem od tipov prevleke so na primer rumene pike, ki jih sistem strojnega vida prepozna in krmilniku po- šlje številko tipa. Če teh pik ne najde, se pomakne naprej po programu na naslednji algoritem, ki išče npr. mo- dro barvo, ki se pojavlja na enem od tipov. Če je barva prisotna, pošlje številko tipa, sicer se pomakne na nasle- dnji algoritem itn. (Slika 6).
Pomembno je, da so algorit- mi sestavljeni v smiselnem zaporedju, tako da meritve tipov prevlek izločajo druga drugo.
Kamera je z visokofrekvenčno osvetlitvijo in ustreznim objektivom za zajem optimal-
ne slike vgrajena pod gnezdo vzglavnika (Slika 7). Konstrukcija celotne naprave od- pravlja vpliv zunanje svetlobe na delovanje algoritma odločanja.
Po preverjanju vzglavnika oziroma pravilnih sestavnih delov (palice, barva) se na zaslonu izpiše OK ali NG, kar pomeni, da je kombina- cija pravilna oz. nepravilna (Slika 8). Če kom- binacija ni ustrezna, se aktivira zapiralo, ki onemogoča, da bi se vzglavnik brez potrditve vzel iz gnezda. S tem je tudi onemogočeno, da bi delavec vzglavnik postavil v paleto za pošiljanje vzglavnikov končnemu kupcu.
Slika 8: Rezultat (OK, NG) se izpiše na za dotik občutljivem LCD-zaslonu.
Sklep
Z napravo za 100-odstotno kontrolo sestavlja- nja vzglavnikov Renault J95 smo dosegli pro- izvodnjo brez napak. S tem zagotavljamo, da končni kupec dobi izdelke, narejene natančno po zahtevah naročila, kar je pri proizvodnji 200 vzglavnikov na dan velikega pomena. Vsaka re- klamacija kupca namreč pomeni velike stroške, ki ob samo enem napačno poslanem vzglav- niku znašajo kar polovico celotne investicije.
Tako bi že samo dve reklamaciji kupca povrnili stroške investicije v napravo za 100-odstotno kontrolo pri sestavljanju vzglavnikov.
Viri:
[1] Omron Corporation: FZ3 UsersManu- al. Japonska, 2007.
[2] Omron Corporation: CJ1 Operation Manual. Japonska, 2007.
[3] Navodila in tehnični podatki za opremo Omron (http://www.industrial.com) Andrej Rotovnik, Ambrož Podkoritnik, MIEL Elektronika, d. o. o., Aziz Khalaf, JOHNSON CONTROLS – NTU Slovenj Gradec, d. o. o.
Slika 7: Vgrajena kamera z ustrezno osvetli- tvijo (bela barva, f = 25kHz) in objektivom za optimalni zajem slike
dogodki in dosežki
pr oiz v odnja in log istik a
2. Pogoj
NE
NE
NE DA
DA
DA
4. Pogoj
6. Pogoj
8. Pogoj 3. Črna, bele pike
5. Črna, rumene pike
7. Modra karo
9. Podatki o barvi 10. Izhod paralelnih odločitev 11. Preračun 12. Izhod podatkov
Podatek o prvi palici (0, 1) Podatek o drugi palici (0, 1) Podatek o tipu prevleke (1, 2, ... , n)
DA NE Primerjava palic in tipa vglavnika z
dovoljenimi kombinacijami
Ustreza dovoljeni kombinaciji
Dovoljenje za zatiskovanje
Dovoljenje kombinacije
Slika 5: Algoritem poteka za preverjanje zatiskovanja
