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XTS 實(shí)現(xiàn)并行檢測過程 — 以最小的體積實(shí)現(xiàn)最大吞吐量

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

對于復(fù)雜的部件形狀，光學(xué)檢測系統(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)用于檢測汽車安全氣囊的擴(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)償時差并簡化系統(tǒng)擴(kuò)展

雖然有些檢測任務(wù)需要的只是一張圖片，但其它檢測任務(wù)需要復(fù)雜的照明系統(tǒng)和多個圖像。擴(kuò)散器內(nèi)壁是特別關(guān)鍵的表面，必須對其表面進(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。僅精整過程就需要約 2 秒鐘的時間，這意味著每個工位的圖像采集時間差別很大。

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、有效地對其進(jìn)行檢查

如果所有相機(jī)工位通過如旋轉(zhuǎn)分度臺這樣的剛性系統(tǒng)連接，則圖像采集時間最長的工位將確定整個系統(tǒng)的最短周期時間，且也會相應(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)以較快速度通過快速檢測工位，給檢測速度較慢的多個工位同時提供檢測組件。Gefasoft 市場部經(jīng)理 Georg Schlaffer 解釋道：“Sova-VIS 16 系統(tǒng)中各個步驟的成像時間各不相同，需要我們找到一個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)立控制的動子可以完全滿足這些要求。盡管有速度較慢的檢測工位，我們?nèi)阅軌驅(qū)崿F(xiàn) 1.9 秒的平均周期時間。XTS 還讓我們能夠在比同類解決方案小得多的占地面積中實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，以滿足最終客戶的空間需求。”

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)充說道：“由于對這些部件有高需求，最終客戶規(guī)定的周期小于 2 秒。由于其中兩個檢測步驟花費(fèi)了近 4 秒鐘的時間，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)起來更加容易。其它具有基于輸送帶或輸送鏈的輸送和開關(guān)模塊的解決方案會需要更復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在占用更多的空間的同時速度會更慢。”

由于相機(jī)檢測工位數(shù)量眾多，XTS 線的總長度達(dá)到 11 米，帶有 30 個動子。由于動子重量相對較大，輸送線配備了一個由 Hepco 制造的特殊軌道系統(tǒng)。若要滿足提升和旋轉(zhuǎn)裝置的搬運(yùn)要求，每個動子的質(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。

一開始的目標(biāo)是使用單臺檢測機(jī)器完全自動化完成之前需要手動完成的過程，包括通過機(jī)械手從托盤拾取部件到堆疊或分類這些部件。對于最終客戶來說，通過多臺機(jī)器分發(fā)檢測任務(wù)并不是一個經(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)散器的供給過程與散裝容器分開的成本也太過高昂。Georg Schlaffer 指出 XTS 的另一個重要優(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)未來需要。”

一個檢測系統(tǒng)即可應(yīng)對整個過程

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

在檢測到批次號之后，系統(tǒng)會開始檢查擴(kuò)散器內(nèi)部，這需要在動子中將擴(kuò)散器從“帽形”旋轉(zhuǎn)到“杯形”位置，即開口向上。為此，要用夾具從動子拾取部件，旋轉(zhuǎn) 180 度后再放回到動子上。同時，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。為了解決這個問題，我們必須設(shè)計一個集成式照明和相機(jī)裝置來深入檢查部件，而伺服電機(jī)從外部對接到動子中的可旋轉(zhuǎn)芯棒。此外，必須為照明系統(tǒng)開發(fā)一款高速控制器。將照明裝置移動到部件中并旋轉(zhuǎn)需要的時間超過 2 秒鐘。為了實(shí)現(xiàn) 1.9 秒的輸送線周期時間，我們安裝了兩個這樣的檢測工位。”

帶有上下芯棒（左圖和右圖）的 XTS 動子沿著“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 XTS 直線段的最后一個相機(jī)工位負(fù)責(zé)檢查法蘭是否有質(zhì)量缺陷。這意味著第一個直線段控制六個相機(jī)工位。加上完全一樣的線掃描和旋轉(zhuǎn)工位，總共有九個工位。

擴(kuò)散器沿著“帽形”和“杯形”方向運(yùn)動經(jīng)過檢測工位，其中有些型號完全相同

在動子經(jīng)過 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。然后是檢測法蘭上部，一臺相機(jī)控制式噴墨打印機(jī)用于標(biāo)記與 XTS 動子的運(yùn)動同步的有缺陷的部件，以及一臺激光器用于標(biāo)記合格的部件。在第二個 XTS 直線段末端，史陶比爾 TP80 快速拾放機(jī)器人從動子拾取部件以等待進(jìn)一步處理。