給全球領(lǐng)先的汽車公司供應(yīng)零部件不允許犯任何錯(cuò)誤，這就是MPC（Miniature Precision Components）公司在其威斯康星州的普雷里申（Prairie du Chien）工廠使用三個(gè)視覺傳感器來校正油蓋自動化組裝的原因。

在一個(gè)9290平方米（10萬平方英尺）的工廠里面，有41臺成型機(jī)，重量從25噸到550噸不等，雇員大概有450人。MPC的四個(gè)制造廠的產(chǎn)值每年能達(dá)到大約1.67萬美元，主要給汽車和工業(yè)應(yīng)用供應(yīng)高品質(zhì)的注塑零件和組件。

追求質(zhì)量一直是MPC永恒的目標(biāo)。事實(shí)上，自1989年以來，該制造商一直是福特Q1的首選供應(yīng)商，并且獲得了其它汽車公司的許多供應(yīng)訂單，例如通用、尼桑、哈雷·戴維森和克萊斯勒汽車。

除了油蓋之外，該工廠還生產(chǎn)一系列其它的熱塑性零部件和總成件，包括PCV閥門、節(jié)溫器蓋以及用于排放控制系統(tǒng)的快接端口。

自動程序中的質(zhì)量控制

“我們通過自動化程序來達(dá)到質(zhì)量控制，并且在過去7年間，機(jī)器視覺一直是我們自動化戰(zhàn)略的一個(gè)關(guān)鍵要素，”MPC生產(chǎn)工程經(jīng)理Shane Harsha先生解釋說。

自動化油蓋組裝系統(tǒng)是個(gè)典型的例子。MPC自動化及加工工程師Brian Champion先生最近新增使用了康耐視公司（美國馬薩諸塞州Natick; www.cognex.com）提供的Checker視覺傳感器，提升了公司傳統(tǒng)的模具和傳感器技術(shù)。

此次升級非常符合成本效益，并且實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)性的改良，為無缺陷油蓋的生產(chǎn)提供了更高的效率。

“因?yàn)镃hecker視覺傳感器的配置簡單且安裝容易，它們?yōu)楦鞣N檢查提供了具有成本效益的解決方案，相比之下，傳統(tǒng)傳感器性能不可靠，完全成熟的視覺系統(tǒng)又太昂貴。”Harsha先生解釋說。

該視覺傳感器探測反向O形圈退出振動杯進(jìn)料器
以百萬計(jì)生產(chǎn)油蓋

MPC油蓋組裝系統(tǒng)將O形圈密封片安裝進(jìn)模制的熱塑蓋子中，然后在蓋頂上印字。該系統(tǒng)使用兩個(gè)振動杯進(jìn)料器，直徑大約為1.22米（4英尺）。一個(gè)添加O形圈，而另一個(gè)將油蓋添加到程序中。

每個(gè)振動杯進(jìn)料器包括一個(gè)大杯，在側(cè)壁上有螺旋匝道。當(dāng)振動杯振動時(shí)，所有元件只是沿著匝道上升，到達(dá)內(nèi)聯(lián)輸送帶。在內(nèi)聯(lián)輸送帶的末端，取放臂將O形圈送到旋轉(zhuǎn)的組裝盤上的第一個(gè)站點(diǎn)。

在O形圈被加載到組裝盤設(shè)備后，進(jìn)入到第二個(gè)站點(diǎn)。在那里，另一個(gè)內(nèi)聯(lián)輸送帶將空白的蓋子從另一個(gè)振動杯進(jìn)料器添加到第二個(gè)取放臂上，該取放臂便將蓋子壓在加載的密封片頂上。

然后，組裝好的蓋子和密封片繼續(xù)在組裝盤上通過移印和最后檢查站點(diǎn)完成生產(chǎn)程序。

控制元件方向

為了確保密封片的安裝適當(dāng)，嚴(yán)密控制O形圈和蓋子的方向變得非常關(guān)鍵。這樣成品油蓋才能充分發(fā)揮其功能。在移印之前，蓋子還必須保持在正確的方向上，以滿足嚴(yán)格的質(zhì)量要求。

由于蓋子組裝系統(tǒng)中的硬模加工和傳統(tǒng)傳感器被證實(shí)是不可靠的，所以MPC選擇了三個(gè)Checker 202視覺傳感器，以確保O形圈和蓋子的方向適當(dāng)。

第一個(gè)傳感器探測振動進(jìn)料器和內(nèi)聯(lián)輸送帶之間的反向O形圈。第二個(gè)視覺傳感器檢查在壓蓋之前O形圈在組裝盤設(shè)備上的定位是否適當(dāng)。第三個(gè)視覺傳感器確保在組裝和印字之前蓋子的方向正確。

消除倒裝的O形圈

每個(gè)O形圈的一邊都有一個(gè)密封焊道。在將該密封片加載到組裝盤上時(shí)，該焊道必須朝下放置。如果不是，機(jī)器會關(guān)機(jī)。在重新啟動機(jī)器之前，操作人員必須前去重新定位密封。

在進(jìn)料器上的機(jī)械加工設(shè)計(jì)是用來防止反向O形圈進(jìn)入程序。但是，根據(jù)Champion先生的說法，該加工不可靠。稍微有點(diǎn)彎曲，或者不完全扁平的O形圈偶爾會通過加工在加載時(shí)翻倒過來，造成機(jī)器關(guān)機(jī)。

“操作人員翻轉(zhuǎn)這些密封片，并且重新啟動機(jī)器會降低我們的效率，”Harsha先生說道。“如果生產(chǎn)率從每小時(shí)生產(chǎn)360只蓋子下降到每小時(shí)生產(chǎn)200只蓋子，關(guān)機(jī)時(shí)間每年給我們帶來的耗費(fèi)成本大約是2萬美元。由于我們接近滿負(fù)荷生產(chǎn)，該成本每年可能會增加到高達(dá)12萬美元。”

在威斯康星州Walworth市的MPC公司總部，康耐視曾向Harsha先生及其團(tuán)隊(duì)介紹過康耐視Checker視覺傳感器。Harsha和Champion斷定這些視覺傳感器可以完美匹配這些設(shè)備。

在一次演示之后，他們就決定選擇Checker 202視覺傳感器，因?yàn)樗ㄌ菪芜壿嫷囊粋€(gè)既簡單又功能強(qiáng)大的圖形造型，允許直接將Checker的每個(gè)檢測傳感器連接到輸出，從而以簡單的方法解決較復(fù)雜的應(yīng)用。

在蓋子定向的位置使用了兩個(gè)傳感器，然后壓在O形圈上
“由于體積小巧、內(nèi)置光源、工作距離可調(diào)、梯形邏輯和自由運(yùn)行能力，使得這些設(shè)備的安裝非常簡單。沒有必要將它們連接到某可編程控制器，沒有必要安裝和連接觸發(fā)傳感器，四步配置使得它成為目前為止我所用過的最簡捷的視覺傳感器，”Champion先生說道。“與我們過去用過的那些視覺系統(tǒng)不同，使用Checker能夠在幾分鐘之內(nèi)完成整個(gè)檢查的配置。”

設(shè)置簡單、性能強(qiáng)大

使用Checker很容易，只要選擇內(nèi)置元件查找傳感器，然后將檢測傳感器設(shè)置在要檢查的特征上。該設(shè)備包括三種類型的檢測傳感器，可以在許多行業(yè)中廣泛應(yīng)用：

● 亮度傳感器查找亮區(qū)和暗區(qū)；
● 對比度傳感器檢查含有亮區(qū)和暗區(qū)的特征，例如日期代碼、螺紋和條形碼；
● 訓(xùn)練圖案傳感器了解其特征，然后在發(fā)現(xiàn)該特征時(shí)給出信號。

為了探測該應(yīng)用中反向的O形圈，Champion先生通過先訓(xùn)練元件查找傳感器如何查找圖像中的O形圈來設(shè)置Checker 202，然后將一個(gè)圖案傳感器定位在正確的位置中，驗(yàn)證是否有密封焊道。

圖案傳感器查找O形圈上的密封焊道的圖案，然后在其被探測到的時(shí)候發(fā)出信號。該圖案傳感器保持在相對元件查找傳感器的一個(gè)固定位置，這樣它始終處于正確的位置，以便查找密封焊道的形狀。

如果沒有密封焊道，視覺傳感器會通過光學(xué)耦合器至氣動螺線管，它可將反向O形圈吹下生產(chǎn)線，并且吹回進(jìn)料器的供料杯，重新進(jìn)行循環(huán)。

因?yàn)镃hecker視覺傳感器是一個(gè)如此簡易且成本效益高的解決方案，僅需不到一個(gè)小時(shí)的時(shí)間就能設(shè)置和安裝第一個(gè)視覺傳感器，Champion先生決定通過增加另外兩個(gè)傳感器來完全校正油蓋組裝程序。

兩個(gè)傳感器都在將蓋子壓在加載的O形圈上的下一工作點(diǎn)使用。一個(gè)安裝在移動的取放臂上，另一個(gè)固定在將蓋子添加到程序中的內(nèi)聯(lián)輸送帶的上方。