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XTS 實(shí)現(xiàn)并行檢測(cè)過(guò)程 — 以最小的體積實(shí)現(xiàn)最大吞吐量

Gefasoft 開(kāi)發(fā)了一款體積非常精巧的安全氣囊擴(kuò)散器光學(xué)檢測(cè)裝置，它由十一個(gè)相機(jī)工位組成，每個(gè)工位要求不同的檢測(cè)時(shí)間。Gefasoft 借助高度靈活的 XTS 磁懸浮輸送系統(tǒng)并行運(yùn)行每一個(gè)檢測(cè)工位，并能夠提高產(chǎn)品產(chǎn)量。

對(duì)于復(fù)雜的部件形狀，光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)通常需要用到串聯(lián)或并聯(lián)工位中的一系列相機(jī)，以便能夠檢驗(yàn)所有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。位于雷根斯堡的 Gefasoft Automatisierung und Software 公司的 Sova-VIS 16 系統(tǒng)用于檢測(cè)汽車(chē)安全氣囊的擴(kuò)散器。擴(kuò)散器呈杯狀，由各種形狀的金屬部件拉制而成，直徑約為 60 毫米，是汽車(chē)安全氣囊的安全關(guān)鍵部件，因此必須詳細(xì)檢查擴(kuò)散器的內(nèi)外表面。

XTS 補(bǔ)償時(shí)差并簡(jiǎn)化系統(tǒng)擴(kuò)展

雖然有些檢測(cè)任務(wù)需要的只是一張圖片，但其它檢測(cè)任務(wù)需要復(fù)雜的照明系統(tǒng)和多個(gè)圖像。擴(kuò)散器內(nèi)壁是特別關(guān)鍵的表面，必須對(duì)其表面進(jìn)行仔細(xì)檢查，哪怕是尺寸僅為幾十微米的最小缺陷。在零件被精整之前使用線掃描相機(jī)可以達(dá)到所需的圖片分辨率。僅精整過(guò)程就需要約 2 秒鐘的時(shí)間，這意味著每個(gè)工位的圖像采集時(shí)間差別很大。

擴(kuò)散器是安全氣囊和充氣機(jī)或氣體發(fā)生器之間的安全關(guān)鍵鏈路，必須以最大可靠性快速、有效地對(duì)其進(jìn)行檢查

如果所有相機(jī)工位通過(guò)如旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)這樣的剛性系統(tǒng)連接，則圖像采集時(shí)間最長(zhǎng)的工位將確定整個(gè)系統(tǒng)的最短周期時(shí)間，且也會(huì)相應(yīng)地限制吞吐率。但是，利用 XTS 解決方案的靈活性，就可以實(shí)現(xiàn)以較快速度通過(guò)快速檢測(cè)工位，給檢測(cè)速度較慢的多個(gè)工位同時(shí)提供檢測(cè)組件。Gefasoft 市場(chǎng)部經(jīng)理 Georg Schlaffer 解釋道：“Sova-VIS 16 系統(tǒng)中各個(gè)步驟的成像時(shí)間各不相同，需要我們找到一個(gè)具有靈活的異步傳輸系統(tǒng)的機(jī)器布局，這樣，我們就能夠在有限的空間內(nèi)高效地執(zhí)行作業(yè)。倍福的 XTS 系統(tǒng)及其可獨(dú)立控制的動(dòng)子可以完全滿(mǎn)足這些要求。盡管有速度較慢的檢測(cè)工位，我們?nèi)阅軌驅(qū)崿F(xiàn) 1.9 秒的平均周期時(shí)間。XTS 還讓我們能夠在比同類(lèi)解決方案小得多的占地面積中實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，以滿(mǎn)足最終客戶(hù)的空間需求。”

Gefasoft 借助 XTS 磁懸浮輸送系統(tǒng)優(yōu)化了圓柱形金屬部件的質(zhì)量檢查

工程總監(jiān) Christian Schartl 補(bǔ)充說(shuō)道：“由于對(duì)這些部件有高需求，最終客戶(hù)規(guī)定的周期小于 2 秒。由于其中兩個(gè)檢測(cè)步驟花費(fèi)了近 4 秒鐘的時(shí)間，若要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)就必須重復(fù)和并行排列這些工位，而且 XTS 非常靈活，使這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)起來(lái)更加容易。其它具有基于輸送帶或輸送鏈的輸送和開(kāi)關(guān)模塊的解決方案會(huì)需要更復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在占用更多的空間的同時(shí)速度會(huì)更慢。”

由于相機(jī)檢測(cè)工位數(shù)量眾多，XTS 線的總長(zhǎng)度達(dá)到 11 米，帶有 30 個(gè)動(dòng)子。由于動(dòng)子重量相對(duì)較大，輸送線配備了一個(gè)由 Hepco 制造的特殊軌道系統(tǒng)。若要滿(mǎn)足提升和旋轉(zhuǎn)裝置的搬運(yùn)要求，每個(gè)動(dòng)子的質(zhì)量需要達(dá)到約 4 千克（8.8 磅），因?yàn)閿U(kuò)散器必須在相機(jī)前精確旋轉(zhuǎn)并且能夠移動(dòng)到兩層（“帽形”和“杯形” ）中，以便可以檢查它們的頂部和底部。

一開(kāi)始的目標(biāo)是使用單臺(tái)檢測(cè)機(jī)器完全自動(dòng)化完成之前需要手動(dòng)完成的過(guò)程，包括通過(guò)機(jī)械手從托盤(pán)拾取部件到堆疊或分類(lèi)這些部件。對(duì)于最終客戶(hù)來(lái)說(shuō)，通過(guò)多臺(tái)機(jī)器分發(fā)檢測(cè)任務(wù)并不是一個(gè)經(jīng)濟(jì)的選擇。除了機(jī)器之間復(fù)雜的物流及需要更多的空間之外，將擴(kuò)散器的供給過(guò)程與散裝容器分開(kāi)的成本也太過(guò)高昂。Georg Schlaffer 指出 XTS 的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)：“我們可以借助 XTS 非常靈活地在輸送線上添加更多的加工工位，從而確保系統(tǒng)能夠適應(yīng)未來(lái)需要。”

一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)即可應(yīng)對(duì)整個(gè)過(guò)程

在去掉部件表面油污后，它們作為網(wǎng)格托盤(pán)中的散裝件被輸送到檢測(cè)機(jī)器上。夾具從輸送機(jī)上取下零件并將它們傳送給 XTS。輸送工位配有一個(gè)用來(lái)檢測(cè)擴(kuò)散器位置角度及其類(lèi)型的相機(jī)，以確保 XTS 動(dòng)子的工件夾具能夠正確定向。每個(gè)擴(kuò)散器的頂部壓印了一個(gè)批號(hào)，它在第一個(gè)相機(jī)工位中接受檢查。

在檢測(cè)到批次號(hào)之后，系統(tǒng)會(huì)開(kāi)始檢查擴(kuò)散器內(nèi)部，這需要在動(dòng)子中將擴(kuò)散器從“帽形”旋轉(zhuǎn)到“杯形”位置，即開(kāi)口向上。為此，要用夾具從動(dòng)子拾取部件，旋轉(zhuǎn) 180 度后再放回到動(dòng)子上。同時(shí)，撤回內(nèi)部芯棒，使得該部件居中并被放置在其法蘭上。然后在線掃描相機(jī)的前面旋轉(zhuǎn)，以檢查部件內(nèi)部表面。Christian Schartl 解釋說(shuō)道：“事實(shí)證明，我們面臨的最大挑戰(zhàn)是空間非常有限，因?yàn)橄鄼C(jī)和四盞燈必須適合內(nèi)徑只有約 60 毫米的部件內(nèi)部。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們必須設(shè)計(jì)一個(gè)集成式照明和相機(jī)裝置來(lái)深入檢查部件，而伺服電機(jī)從外部對(duì)接到動(dòng)子中的可旋轉(zhuǎn)芯棒。此外，必須為照明系統(tǒng)開(kāi)發(fā)一款高速控制器。將照明裝置移動(dòng)到部件中并旋轉(zhuǎn)需要的時(shí)間超過(guò) 2 秒鐘。為了實(shí)現(xiàn) 1.9 秒的輸送線周期時(shí)間，我們安裝了兩個(gè)這樣的檢測(cè)工位。”

帶有上下芯棒（左圖和右圖）的 XTS 動(dòng)子沿著“帽形”或“杯形”方向拾取擴(kuò)散器。還可以看到的是用于在線掃描相機(jī)前面旋轉(zhuǎn)部件的鏈輪

緊跟旋轉(zhuǎn)工位后面的是用于檢測(cè)材料偏差情況的控制工位和用于檢查擴(kuò)散器底部的工位。第一個(gè) XTS 直線段的最后一個(gè)相機(jī)工位負(fù)責(zé)檢查法蘭是否有質(zhì)量缺陷。這意味著第一個(gè)直線段控制六個(gè)相機(jī)工位。加上完全一樣的線掃描和旋轉(zhuǎn)工位，總共有九個(gè)工位。

擴(kuò)散器沿著“帽形”和“杯形”方向運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)檢測(cè)工位，其中有些型號(hào)完全相同

在動(dòng)子經(jīng)過(guò) 180 度的 XTS 曲線段之后，另一側(cè)有更多的相機(jī)工位以及用于標(biāo)記擴(kuò)散器的印刷工位。在兩個(gè)并行排列的線掃描相機(jī)工位檢查部件外表面之前，部件從“杯形”翻轉(zhuǎn)到“帽形”方向。然后是檢測(cè)法蘭上部，一臺(tái)相機(jī)控制式噴墨打印機(jī)用于標(biāo)記與 XTS 動(dòng)子的運(yùn)動(dòng)同步的有缺陷的部件，以及一臺(tái)激光器用于標(biāo)記合格的部件。在第二個(gè) XTS 直線段末端，史陶比爾 TP80 快速拾放機(jī)器人從動(dòng)子拾取部件以等待進(jìn)一步處理。