Držáky palubní desky: měření polohy a ověření montáže v jedné stanici

Přehled

Držák přístrojové desky je lisovaná a svařená sestava, která nese palubní desku, řízení a sadu upevnění airbagů. Nejde o přesnou součást v klasickém smyslu a přesto způsobuje praskání, nesouosost a – v nejhorším případě – neaktivaci pasivního bezpečnostního systému pro cestující na místě, kde by měla být aktivována.

Společnost Big Bird Industrial (dříve Shimada Big Bird Industrial) vyvíjí a staví kontrolní stanice pro rozměrovou a sestavovou kontrolu automobilových konstrukcí od roku 2001. Následuje logika návrhu stanice pro kontrolu držáků: proč se poloha a sestavení kontrolují v jednom cyklu, jak určuje referenční bod měření a jak formulovat kritérium, které obě tyto požadavky pokrývá, aniž by se takt zdvojnásobil.

1. Dvě otázky, jedna součást

Kotva musí před instalací do vozidla zodpovědět dvě otázky. Za prvé: jsou montážní body na místech, kde je uvádí výkres? To je rozměrová otázka týkající se polohy otvorů a umístění povrchu. Za druhé: je kotva správně sestavena? To je otázka týkající se montáže – chybějících šroubů, nesprávných klipů, obrácených kotev a chybějících sváru.

Výrobní závody obvykle tyto otázky řeší na dvou místech: kontrolním přípravku pro rozměrovou kontrolu a vizuálním inspektorem pro kontrolu montáže. Rozdělení těchto úkolů vyžaduje další manipulační krok, a manipulace je největší jednotlivou položkou nákladů většiny kontrolních stanic. Vytváří také mezeru: kotva, která projde kontrolním přípravkem a pozdě dorazí na vizuální kontrolní stanici, může být nesprávně sestavena ještě před tím, než si to někdo všimne.

2. Referenční bod je měření

Každý rozměrový výsledek na kovovém úhelníku je relativní vzhledem k referenčnímu bodu, a úhelníky jsou pružné. Válcovaný úhelník upevněný svěrákem na jednom konci se bude měřit jinak než stejný úhelník upevněný svěrákem na druhém konci. To není problém kamery, ale problém upínacího zařízení, který převládá nad nejistotou měření.

Praktické pravidlo zní: reprodukovat referenční bod, který výkres předpokládá, nikoli ten, který je pro upnutí pohodlný. Pokud výkres uvádí tři polohovací otvory jako primární referenční bod, musí upínací zařízení tyto tři otvory skutečně použít jako oporu – v tomto pořadí a s opakovatelnou silou svěráku.

Druhé pravidlo zní: měřit součást v jejím volném stavu, jaký bude mít ve vozidle, pokud to výkres umožňuje. Úhelník, který se měří v upnutém stavu a poté se po uvolnění pružně vrátí do původního tvaru, projde kontrolou, ale selže při montáži.

3. Co měří Vision Station

Rozměrový obsah stanice pro uchycení je obvykle krátký seznam: poloha otvoru ve dvou osách, průměr otvoru, relativní poloha dvou montážních ploch a přítomnost svařených závitových kolíků ve správné výšce.

Všimněte si, že dva ze čtyř měřených parametrů jsou mimo rovinu. Čistě dvourozměrná stanice velmi dobře měří otvory, ale vůbec neměří výšku závitového kolíku – proto jsou stanice pro uchycení obvykle hybridní: 2D kamera pro polohu a 3D senzor nebo laserový profil pro výšku.

4. Montážní část cyklu

Ověření montáže na konzole je klasifikační úloha s malým počtem tříd: přítomnost nebo nepřítomnost, správná nebo nesprávná varianta, správná nebo obrácená orientace. Každá z těchto úloh je jednodušší než detekce povrchové vadы a zároveň obtížnější, než se na první pohled zdá, protože osvětlení, které zpřesní okraje otvoru, často černý plastový klip činí neviditelným.

Praktický přístup spočívá v použití specializovaného obrazu pro každou vlastnost místo jediného přehledového obrazu. Chybějící závitový kolík je zřejmý v detailním záběru a nejednoznačný v širokém záběru; obrácená konzola je zřejmá v širokém záběru a neviditelná v detailním záběru. Stany s více pohledy existují právě proto, že se na stejnou součást klade obě tyto otázky.

Rozpoznávání variant si zaslouží samostatné zmínění. Na smíšené výrobní lince budou dvě konzoly lišící se pouze jedním svařeným maticí vypadat identicky pro model trénovaný na celkovém tvaru. Spolehlivý způsob spočívá v zaměření na tu vlastnost, která se liší, nikoli na obrys.

5. Udržení stálé doby cyklu

Stanice, která přidá kontrolu montáže k rozměrovým kontrolám, zdvojnásobí svůj cyklus, pokud není navržena jako paralelní potrubí. Technika je jednoduchá: každý pohled zpřístupněte a zpracujte nezávisle, překryjte získávání s zpracováním a minimalizujte počet pohybů robota na nejmenší možný počet, který dovoluje zorné pole.

U kovového úhelníku je realistický časový rámec několik sekund na každý pohled a celkový cyklus v rozmezí deseti až dvaceti sekund včetně manipulace. Stanice, která uvádí třicet sekund, je obvykle sériová, nikoli optická.

6. Přijímací kritéria pro kombinovanou stanici

Protože stanice odpovídá na dvě různé otázky, potřebuje dvě různá kritéria. Sloučení obou do jednoho průměrného poměru úspěšnosti zakrývá, která část selhává.

7. Jaké změny nastávají při svařování kovového držáku

Většina držáků se skládá ze svařených dílů, nikoli z jediného lisovaného dílu, a svařování mění problém kontroly třemi způsoby: přidává prvky, které je nutno ověřit, způsobuje deformaci, která posune referenční bod (datum), a zanechává rozstřik, který model vad bez váhání označí za povrchovou vadu.

Ověřování svarů je samostatná malá disciplína. Svar může chybět, být příliš krátký, umístěn na nesprávném místě nebo obsahovat póry; z těchto čtyř možností lze první dvě spolehlivě detekovat pouze dvourozměrnou kamerou. Délku a polohu svaru lze měřit z obrysu; porozita a proniknutí vyžadují buď 3D profil nebo destruktivní audit. Stanice by měla uvést, které z těchto parametrů ověřuje, protože specifikace uvádějící pouze „svar zkontrolován“ bez dalších upřesnění není platnou specifikací.

Deformace je tišší problém. Svařovaná konzola se po uvolnění pružně deformuje, a míra této deformace závisí na množství vloženého tepla a pořadí upínání. Protože výkres předpokládá jmenovitý tvar, musí měření buď reprodukovat podmínky montáže, nebo akceptovat širší toleranční pásmo u prvků ovlivněných pružnou deformací. Výrobní závody, které tento jev ignorují, místo svařování sledují upínací zařízení.

Rozstřik je spíše klasifikační než měřicí problém. Kapka rozstřiku a vryp vypadají ve stupních šedi podobně; liší se výškou a ostrostí okrajů. Jednoúrovňový obraz je zamění a tato záměna se obvykle projeví jako nevysvětlitelná míra falešně odmítnutých součástí. Druhý pohled, i když hrubý, tyto dvě třídy levně oddělí.

8. Nákladový model za stanicí

Montážní stanice je obvykle odůvodněna ve srovnání s kontrolním přípravkem a inspektorem. Toto srovnání je neúplné, protože započítává přípravek, ale nezapočítává stovky přípravků, které smíšená výrobní linka potřebuje, a započítává inspektora, ale nezapočítává cyklus přepracování, ke kterému dochází při pozdní detekci.

Upřímný model má čtyři položky: vyhnutí se přípravkům, úspora práce, předcházení únikům a náklady na přestavbu. První dvě lze snadno kvantifikovat v podnikovém případu; druhé dvě rozhodují o tom, zda projekt přežije audit za dva roky.

Přestavba si zaslouží samostatnou položku, protože právě zde selhávají kombinované stanice z komerčního hlediska. Stanice, která potřebuje celou směnu na přestavbu z jednoho typu montážního kroužku na jiný, bude provozována pouze pro jeden typ, a tak zmizí flexibilita, která ji původně odůvodňovala. Společné lokalizační prvky a rychlozměnitelné nástroje nejsou luxus; jsou to právě ony, co činí investici reálnou.

Často kladené otázky

Lze kontrolní přípravek nahradit jeden za jeden?

Obvykle ano, pokud jde o polohu a průměr, avšak za jedné podmínky: musí být přesně zopakován lokalizační systém upínacího zařízení. Počítačové vidění nezruší potřebu referenčního bodu (datu), pouze odstraní potřebu fyzického měřidla pro každou vlastnost.

Kolik kamer potřebuje upevňovací konzola?

Stačí tolik kamer, aby byly pokryty obě stěny a pole šroubových výstupků požadovaným rozlišením. Pro kompletní konzolu je typické čtyři až šest kamer; méně, pokud jsou vlastnosti umístěny pouze na jedné stěně.

Co s pružnými díly, která se po uvolnění pohybují?

Měřte ve stavu po uvolnění nebo explicitně definujte podmínky upnutí v výkresu. Měření bez uvedených podmínek není opakovatelné.

Vyžaduje rozpoznávání variant hluboké učení?

Ne nutně. Pokud se liší vlastnosti geometricky, je klasické měření robustnější. Hluboké učení nachází své uplatnění tehdy, liší-li se vlastnosti textově nebo esteticky.

Závěr

Stanice pro závorkování je kompromis mezi dvěma otázkami, které se klade stejné součásti ve stejnou minutu. Jejich spojení šetří manipulaci a uzavírá mezeru mezi dimenzionálním uvolněním a ověřením montáže; jejich oddělení v přijímacích kritériích udržuje stanici objektivní ohledně toho, která část selhává.

Pořadí návrhu, které funguje, je: referenční bod, poté optika, poté rovnoběžnost, poté kritéria. Výměna jakýchkoli dvou položek v tomto pořadí povede během uvádění do provozu k přepracování stanice.