Zákaznická řešení mechatronických systémů pro kontrolu kvality produkce v automobilovém průmyslu

Transkript

1 Zákaznická řešení mechatronických systémů pro kontrolu kvality produkce v automobilovém průmyslu Ing. Jan Šíma ELCOM, a.s., Divize Virtuální instrumentace Ostrava

2 O společnosti ELCOM, a.s. Společnost založena v roce 1990 Sídlo společnosti je v Praze Pracoviště: Brno, Ostrava, Bystřice nad Pernštejnem, Hong Kong, Suzhou (ČLR), Abu Dhabi (UAE) Cca 200 zaměstnanců Hlavní obory: elektrotechnika, měřicí a testovací systémy

3 ELCOM, a.s. v automobilovém průmyslu

4 Testování/seřizování světel

5 Testování/výroba autoklimatizací

6 Bezdemontážní diagnostika kompresorů

7 Flashování autorádií

8 Rozměrová kontrola vaček

9 Kontrola funkce pedálů

10 Měření nodularity a rovinnosti brzdových třmenů

11 Detekce typu autokola

12 Automatizace laboratoří Měřicí přístroje Zkušebny elektrických strojů Mechatronické testery Geneze vývoje měřicích a testovacích systémů v ELCOM, a.s. SW ovladače SW aplikace Přizpůsobení signálu Silové obvody PLC řízení Mechanika strojů

13 Využíváme koncept virtuální instrumentace DAQ hardware Komerční počítač Uživatelem definovaný software Tradiční přístroj + + > Softwarově definované měřicí přístroje Maximální využití komerčních komponent a technologií Flexibilita a granularita řešení Snadná integrace do sítí, cloudu, big data systémů Rychlý vývoj nových řešení

14 Synergie mechatroniky a virtuální instrumentace RT OS Win (PLC) IPC

15 Shoda systémů od ELCOM, a.s. s hlavními rysy Industry 4.0 Občasné použití 3D tisku pro prototypy součástek HW i SW nástroje virtuální instrumentace ve vývoji i výrobních testerech Možnost mnoha variant výrobků, Predictive Maintenance???

16 Náš Industry 4.0 Design Principles Checklist I4.0 designové principy ELCOM řešení Interoperability Virtualization Modularity Decentralization Real-Time Capability Service Orientation RFID, barcode, servery, line-tester komunikace, tester-produkt komunikace Zatím ne, pouze modelování některých elektrických jevů ve výrobcích Modulární architektura testerů Tester-Fixture Maximální softwarová konfigurovatelnost Autonomní fungování bez obsluhy Schopnost fungovat při poruše IT sítě Možnost pracovat při částečné poruše Handling a reakční doba výrobku zpravidla tvoří hlavní složku časového cyklu Zatím ne

17 Car Headlamps Production Testing LED positioning Static current of light source Burn-in test of Xenons Current through high-beam shutter solenoids Light intensity/homogenity Light cone shape direction Low-beam border shape, gradient and color Cover glass coatings Communication interfaces Parts presence on the light body

18 High/Low Beam LED Positioning Size of the PCB carrying the LEDs is approx. 10 x 10 mm

19 High/Low Beam LED Positioning

20 High/Low Beam LED Positioning Positioning and gluing is done using camera guided robot Robot is controlled based on visual feedback from camera Camera min 8MP black&white industrial camera Multiple cameras may be necessary to obtain high resolution image of the LED light emitting surfaces as well as entire heatsink

21 High/Low Beam LED Positioning Defocused is vacuum pick and place tool for LED placement

22 High/Low Beam LED Positioning

23 LED Low Beam Adjustment and Testing

24 LED Low Beam Adjustment and Testing Kink Point Border Angle Dark Area Light Intensity Bright Area Light Intensity Border Color Border Gradient

25 LED Low Beam Adjustment and Testing There are two color fringe patterns coming from LED low beam module due to chromatic aberrations of the light module Correct state is when they cross at 25 meters

26 LED Low Beam Adjustment and Testing Machine Examples Standalone In-line

27 LED Low Beam Adjustment and Testing Extremely out of tune (blue and yellow beams cross very near the light)

28 LED Low Beam Adjustment and Testing

29 LED Low Beam Adjustment and Testing

30 LED Low Beam Adjustment and Testing

31 LED Low Beam Adjustment and Testing

32 LED Low Beam Adjustment and Testing

33 LED Low Beam Adjustment and Testing

34 LED Low Beam Adjustment and Testing Correctly tuned (blue and yellow beams cross at 25 m)

35 LED Low Beam Adjustment and Testing

36 LED Low Beam Adjustment and Testing

37 LED Low Beam Adjustment and Testing Extremely out of tune (blue and yellow beams cross way too far)

38 LED Low Beam Adjustment and Testing - Color Good Color Adjustment

39 LED Low Beam Adjustment and Testing - Saturation Low Color Saturation is Good Blue extreme Yellow extreme Adjustment

40 LED Low Beam Adjustment and Testing Challenges Color reproduction by camera is critical: High quality camera shall be used objective lens must have very good color rendering, specifically in blue/violet wavelength region Design focus distance of the low beam light is 25 meters. The test machine can not be this long.

41 LED Low Beam Adjustment Focus distance is shortened by large custom made achromatic lens The resulting focus distance is in the range of 1..2 meters and Testing Optics

42 LED Low Beam Adjustment and Testing Optical Path

43 LED Low Beam Adjustment and Testing Optical Path Projection Screen Low-Beam Module Mirror Focus Distance Shortening Optics

44 LED Low Beam Adjustment and Testing Machine Examples Standalone In-line

45 Zařízení na testování vaček Šroubárna Kyjov spol. s r.o.

46 Zařízení na testování vaček Šroubárna Kyjov spol. s r.o. Plně automatická kontrola vad výkovků vaček do automobilových motorů (rozměry, otřepy, nedolisování, praskliny). Automatické podávání vaček vibračním podavačem. Kontrola pomocí tří laserových profilometrů a dvou kamer od firmy Keyence. U každé vačky je sejmuto a vyhodnocenu 3 x povrchových profilů. Takt stroje: 2,3 s/ks Třídění vadných dílů do třech skupin (opravitelné, neopravitelné a rezavé)

47 Kompletní zařízení včetně násypky a vibračního podavače

48 Manipulátor pro otáčení výrobků nad otočným stolem Použit v třídící lince na vačky pro otáčení vaček mezi dvěma přípravky na otočném stole. Rychlé otáčení výrobků nad otočným stolem za cca 0,7 s. Hmotnost objektu pro manipulaci je max. 0,6 kg. Dvojice dvouosých manipulátorů, každý pouze s jedním servopohonem Beckhoff s absolutním víceotáčkovým odměřováním. Manipulátor se pohybuje dle tvaru vačky. Oba manipulátory mohou pracovat současně, nemusí na sebe čekat. Automatické nastavení krajních poloh manipulátoru řídícím systémem. Bez snímačů v krajních polohách.

49 Pick and place manipulátor Použit v třídící lince na vačky Rychlé manipulace s výrobky: cca 0,6 s. Hmotnost objektu pro manipulaci je max. 0,6 kg. Pick and place Manipulátor s jedním servopohonem Beckhoff s absolutním víceotáčkovým odměřováním. Manipulátor se pohybuje dle tvaru vačky. Automatické nastavení krajních poloh manipulátoru řídícím systémem. Bez snímačů v krajních polohách.

50 Výpočet kinematiky manipulátoru v nádstavbě SolidWorks Motion Simulace pohybu manipulátoru v SolidWorks Motion Průběh kroutícího momentu na hřídeli motoru v závislosti na čase

51 Výpočty v nástavbě SolidWorks optimalizovat tvar součásti v mechanismu optimalizovat velikost pohonu soustavy rychle srovnat různé varianty zahrnout vliv gravitace simulovat vliv třecích kontaktů mezi součástmi Motion a Simulation

52 Vyvíjený SW ELCOM: - SW je koncipován jako universální. - Umožňuje nastavení dalších parametrů pro testování nových produktů. - Může být nasazen i pro zcela jiné produkty, np. pro testování ložiskových kroužků. - SW pracuje na platformě LabView 2013 s podporou LabView vision.

53 Kamerové testy Využití kamer Keyence - Vstupní kontrola základních rozměrů - Test povrchové koroze

54 Řídící systém celého zařízení PLC BECKHOFF

55 Manipulátory třídící linka na vačky

56 Třídící linka na vačky Jak to vidí stroj

57 Děkuji za pozornost!