视觉传感器防错油盖总成

为世界领先的汽车公司提供零部件，绝不允许出现任何错误。这就是为什么Miniature Precision Components (MPC)在其位于WI的Prairie du Chien工厂使用三个视觉传感器来自动防错油盖组装的原因。

拥有规模从25吨到550吨的41台成型机，这10万平方英尺。ft工厂约有450名员工。MPC的四家制造工厂每年产生约1.67亿美元的收入，为汽车和商业行业提供高质量的注塑零件和组件。

在MPC，质量是必须的。事实上，自1989年以来，该制造商一直是福特Q1的首选供应商，并获得了通用汽车、日产汽车、哈雷戴维森和克莱斯勒等众多供应商的奖项。

除了油盖，该工厂还生产许多其他热塑性部件和组件，包括PCV阀门、恒温器外壳和排放控制系统的快速连接端口。

MPC制造工程经理Shane Harsha解释说:“我们通过自动化来实现质量，在过去7年里，机器视觉一直是我们自动化战略的关键组成部分。

自动油盖组装系统就是一个很好的例子。MPC自动化和工装工程师Brian Champion最近用康耐视公司的Checker视觉传感器增强了传统工装和传感器技术。MPC表示，这一升级非常具有成本效益，并大大提高了可重复性，可以更高效地生产无缺陷的油盖。

Harsha解释说:“由于视觉传感器的设置和安装非常简单，在传统传感器不可靠且成熟的视觉系统过于昂贵的情况下，它们提供了一种非常经济的检测解决方案。”

MPC油盖组装系统将o形密封圈安装到成型的热塑性塑料盖上，然后在盖上进行打印。该系统使用了两个直径约4英尺的振动碗喂食器。一个为o形环供油，另一个为油盖供油。

振动碗式给料机由一个侧面有螺旋斜坡的大碗组成。当碗振动时，各个部件单独沿着斜坡向上移动到内联输送机上。在内联输送机的末端，一个拾取和放置臂将o形环转移到旋转装配表盘上的第一站。

在一个o形环被加载到刻度盘夹具上后，它索引到第二站。在那里，另一个内联输送机将空白瓶盖从另一个振动碗式给料机输送到第二个拣放臂，后者将瓶盖压在装载的密封件上。

然后，组装好的瓶盖和密封件继续在转盘上通过移印和最终检查站完成整个过程。

视觉设置

严格控制o形环和油盖方向是确保密封件正确安装的关键，这样成品油盖才能正常工作。在移印之前，瓶盖也必须处于正确的方向，以满足严格的质量要求。

由于井盖装配系统中的硬工具和传统传感器不可靠，MPC选择了三个Checker 202视觉传感器，以确保正确的o形环和井盖方向。

“小尺寸、内置照明、可变工作距离、阶梯逻辑和自由运行能力使视觉传感器单元易于安装。不需要将它们连接到PLC，也不需要安装和连接触发传感器，这四步设置使其成为迄今为止我使用过的最简单的视觉传感器，”Champion说。

第一视觉传感器检测振动给料碗和内联输送机之间的倒o形环。第二个视觉传感器检查o形环是否正确地定位在表盘夹具上，然后再按上盖子。第三个在组装和打印之前确保帽的方向是正确的。

每个o形圈的一侧都有密封珠。当密封装载到装配表盘上时，密封珠必须面朝下放置。如果不是，机器就会关闭。在重新启动机器之前，操作人员必须访问并重新定位密封。

送料碗上的机械工装设计用于防止倒o形环进入工艺过程。然而，钱皮恩表示，这种工具并不可靠。o形环轻微弯曲或不完全平整，偶尔会通过模具，并被倒置加载，导致机器停机。

“让操作员打开这些封条，重新启动机器，真的降低了我们的效率，”哈沙说。“如果生产速度从每小时360个瓶盖下降到200个，我们每年的停机成本约为2万美元。随着我们接近满负荷生产，成本可能会增加到每年12万美元。”

视觉传感器的工作原理

图像分析软件使用多个软件代理，从图像中选定的区域提取信息。该过程首先选择内置的零件查找传感器，然后将检测传感器放置在要检查的特征上。该设备包括三种类型的检测传感器，可以解决各种各样的应用:

• 亮度传感器寻找亮区和暗区;

• 对比传感器检查包含亮区和暗区的特征，如日期代码、线程和条形码;而且

• 模式传感器经过训练，知道一个特征是什么样子的，然后在发现它时发出信号。

发现错误

为了在这个应用程序中检测倒o形环，钱皮恩首先训练部分查找传感器在图像中寻找o形环。然后，他将模式传感器放置在正确的位置，以验证密封珠的存在与否。模式传感器寻找o形环上密封珠的模式，然后在检测到时发出信号。图案传感器相对于寻件传感器保持在固定位置，以便始终处于寻找密封珠形状的正确位置。如果密封珠缺失，视觉传感器通过光学耦合器向气动螺线管发送输出，将反向o形环吹离线路，并返回馈线碗进行再循环。

由于这是一种简单且具有成本效益的解决方案，并且安装第一个视觉传感器的时间不到一个小时，Champion决定通过增加两个油盖来完全防止错误的装配过程。这两种方法都用于下一站，即盖压到负载的o形环上。一个安装在移动的取放臂上。另一个固定在内联输送机上，将瓶盖送入流程。

钱皮恩在移动臂上设置了视觉传感器，类似于他设置的寻找从喂料碗流出的反向o形圈的传感器——首先使用部分寻找传感器在图像中寻找o形圈，然后使用模式传感器来验证密封珠的存在与否。这允许视觉传感器确保o形环在盖被压上之前正确加载。

最后的视觉传感器安装在内联输送机的进料盖上，就在取放臂的上游，取放臂将盖压到装配表盘上的负载o形环上。这个视觉传感器检查帽的方向。然而，它的设置方式基本相同，首先训练零件查找传感器识别油盖的角半径，然后训练两个模式传感器识别油罐处理和油滴图形。

通过对两种模式的训练，视觉传感器可以确定帽的方向。如果盖子的安装方向不正确，视觉传感器会向取放臂控制器发出信号，在将盖子放在装配表盘上之前将其旋转180度。

“该系统帮助我们在制造过程中实现了零不良率，”Harsha指出，“同时降低了报废率，是我们许多检测和防错应用的完美解决方案。”

作者信息

约翰·刘易斯是康耐视的市场开发经理。与他联络:john.lewis@cognex.com．

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。