Những Điểm Kiểm Tra Nào Cần Công Nghệ Kiểm Tra Thị Giác Tự Động Trên Dây Chuyền Lắp Ráp?

Bởi Huang Xiaolei | Benlong Automation

Khi xử lý một đường dây điện áp thấp, việc giao hàng kém chất lượng do gửi các bộ ngắt mạch có tiếp điểm bạc được đặt sai, linh kiện bị lắp ngược hoặc mã laser không đọc được sẽ ngay lập tức chấm dứt hoạt động kinh doanh. Trong nhiều năm, biện pháp bảo vệ duy nhất chống lại các lỗi như vậy là một công nhân vận hành giỏi với thị lực sắc bén và một đèn chiếu sáng mạnh mẽ. Tuy nhiên, các phương pháp này trở nên kém hiệu quả khi sản lượng sản xuất tăng lên hàng trăm nghìn đơn vị mỗi tháng và yêu cầu chất lượng nghiêm ngặt hơn từ thương mại nước ngoài. Do đó, các nhà sản xuất bộ ngắt mạch và đồng hồ đã dựa vào việc sử dụng độc quyền công nghệ kiểm tra hình ảnh tự động.

Mục đích của tài liệu này là giải thích công nghệ trên bao gồm những gì cũng như trong những trường hợp nào nó mang lại lợi ích nhất và cách tạo ra một hệ thống cho phép phát hiện lỗi mà không loại bỏ sản phẩm tốt. Sẽ có bốn điểm được đề cập ảnh hưởng lớn đến tỷ lệ thành phẩm trong sản xuất bộ ngắt mạch và đồng hồ: định hướng linh kiện, chất lượng tiếp điểm bạc, kết quả lắp ráp tự động và chất lượng đánh dấu laser.

Công nghệ kiểm tra hình ảnh tự động là gì?

Ở mức đơn giản nhất, kiểm tra thị giác máy thay thế quyết định của con người bằng một camera và một máy tính. Một bộ phận đi vào trạm, ánh sáng được kiểm soát làm nổi bật đặc điểm cần quan tâm, một hoặc nhiều camera chụp hình ảnh, và phần mềm so sánh những gì nó nhìn thấy với tiêu chuẩn đã định. Trong vài mili giây, hệ thống trả về kết quả, đạt, không đạt hoặc cần làm lại, và báo hiệu cho dây chuyền để tiếp tục di chuyển sản phẩm tốt hoặc chuyển hướng sản phẩm lỗi. Công nghệ này thường được mô tả trên sàn nhà máy là kiểm tra quang học tự động, hay AOI, và trong các nhà máy điện Trung Quốc nó thường được triển khai dưới dạng kiểm tra hình ảnh CCD, được đặt tên theo cảm biến thiết bị ghép điện tích trong các camera.

Thay đổi đáng kể không phải ở camera mà ở lựa chọn được thực hiện. Một cá nhân kiểm tra mười nghìn bộ ngắt mạch trong một ca làm việc đang đưa ra mười nghìn quyết định. Tuy nhiên, ngay cả khả năng ra quyết định của một kiểm tra viên có năng lực cũng giảm xuống mức thấp nhất chỉ sau vài giờ làm việc. Ví dụ, hệ thống thị giác đưa ra quyết định theo cùng một cách đối với sản phẩm đầu tiên và sản phẩm thứ một triệu. Thêm vào đó, không giống như con người, nó ghi nhận kết quả của tất cả các lần kiểm tra dựa trên mã vạch của thiết bị, từ đó tạo ra lịch sử chất lượng có thể theo dõi được.

Tại sao kiểm tra thủ công không thể theo kịp

Có ba nhược điểm của việc kiểm tra bằng mắt thủ công. Nó chậm vì con người chỉ có thể nhìn vào một khía cạnh tại một thời điểm và phải nâng, xoay và đặt từng chi tiết một cách vật lý. Nó không nhất quán vì mức độ phân tâm, ánh sáng và tâm trạng ảnh hưởng đến hiệu suất trong suốt ca làm việc và giữa các người vận hành. Cuối cùng, nó mơ hồ vì đánh giá do con người thực hiện không để lại bằng chứng, do đó không thể xác định được sản phẩm nào đã được kiểm tra hoặc kết nối lỗi trong thực tế với quá trình kiểm tra. Tất cả các hạn chế kết hợp lại tạo thành tỷ lệ bỏ sót có thể đo lường trên dây chuyền sản xuất tốc độ cao, đó là số lượng lỗi đi qua mà không bị phát hiện, do đó làm giảm lợi nhuận do trả hàng và các quy trình bổ sung. Kinh tế đằng sau của chúng tôi băng tải kiểm tra MCB làm rõ điểm: chuyển việc kiểm tra từ bàn thủ công sang dây chuyền tự động, ghi dữ liệu là nơi phần lớn hiệu quả được tăng lên.

Bốn điểm kiểm tra nơi kiểm tra hình ảnh tự động phát huy hiệu quả

Thị giác có giá trị nhất tại những điểm mà lỗi dễ phát hiện và tốn kém khi bỏ sót. Trên dây chuyền cầu dao hoặc đồng hồ đo, có bốn điểm kiểm tra nổi bật. Một lỗi được phát hiện tại bước cấp liệu chỉ tốn một phần nhỏ chi phí so với cùng một lỗi được phát hiện sau khi lắp ráp cuối cùng, khi giá trị đã được tích hợp vào thiết bị bị mất đi.

Định hướng linh kiện tại bước cấp liệu

Hầu hết các bộ phận điện nhỏ đến dây chuyền theo số lượng lớn và được tách ra bằng bộ cấp liệu bát rung. Vấn đề là bộ cấp liệu trình bày các bộ phận theo bất kỳ hướng nào mà trọng lực đưa đến, và nhiều linh kiện trông gần như giống nhau từ mặt trước và mặt sau. Lắp một bộ phận ngược chiều là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra lắp ráp chết ở các bước sau. Phát hiện định hướng giải quyết vấn đề này bằng cách đặt một camera trên đường cấp liệu: hệ thống đọc đặc điểm mặt trước và mặt sau của từng bộ phận khi nó đi qua và loại bỏ hoặc tuần hoàn lại bất kỳ bộ phận nào hướng sai trước khi nó đến tổ lắp ráp. Vì kiểm tra diễn ra tại bước cấp liệu, bộ phận hướng sai không bao giờ tiêu tốn chu kỳ trạm hoặc bộ phận cố định. Thiết bị của chúng tôi Thiết bị phát hiện đinh tán tự động bằng hình ảnh cho MCB áp dụng chính xác nguyên tắc này, sử dụng camera độ phân giải cao và phần mềm xử lý hình ảnh để xác nhận vị trí và cài đặt của từng bộ phận nhanh khoảng một giây cho mỗi cực, trong khi thiết bị thiết bị dừng lắp ráp MCB thông minh của chúng tôi cung cấp phát hiện bằng thị giác hoặc quang học sợi tùy thuộc vào bộ phận.

Chất lượng chấm bạc tại bước cấp liệu

Chấm bạc là một thành phần thiết yếu của bộ ngắt mạch, và nó cũng là một trong những bộ phận đắt tiền nhất trong bảng vật liệu. Nếu một tiếp điểm bạc hoặc đinh tán bimetal đến cơ sở trong tình trạng nứt, biến dạng, kích thước nhỏ hơn quy định hoặc bị nhiễm bẩn, nó sẽ dẫn đến bộ ngắt mạch không đạt bài kiểm tra điện trở tiếp điểm hoặc, thậm chí tệ hơn, bị quá nhiệt. Do đó, việc kiểm tra các tiếp điểm bạc trong quá trình cấp liệu trước khi hàn là hợp lý về mặt kinh tế và cũng cải thiện chất lượng mối hàn vì các tiếp điểm bạc bị lỗi được xác định ở giai đoạn này. Việc kiểm tra được thực hiện bằng trạm thị giác và bao gồm việc kiểm tra kích thước, hình dạng và bề mặt của từng tiếp điểm trước khi nó được hàn. Việc kiểm tra này kết hợp tự nhiên với hàn: thiết bị máy hàn tự động điểm bạc và tiếp điểm tĩnh của chúng tôi tích hợp chức năng kiểm tra chất lượng quan sát mối hàn, trong khi bối cảnh rộng hơn về hàn chính xác các tiếp điểm bạc được trình bày trong tổng quan của chúng tôi về ý nghĩa của tự động hóa trong sản xuất điện. Cùng nhau, thị giác trước và sau hàn khép kín vòng kiểm soát trên mối nối quan trọng nhất trong sản phẩm.

Xác minh kết quả lắp ráp tự động

Kiểm tra thị giác sau lắp ráp xác nhận rằng một trạm tự động thực sự đã thực hiện đúng những gì nó được giao. Mặc dù tự động hóa đáng tin cậy, nhưng không phải lúc nào cũng hoàn hảo: một con vít có thể không có mặt hoặc không ở vị trí đúng; một lò xo có thể không ở vị trí đúng; nắp có thể bị nhô lên; và một đầu nối có thể bị cong. Một camera đặt sau các thao tác lắp ráp chính kiểm tra sự hiện diện, vị trí và bố trí so với tiêu chuẩn tham chiếu tốt và đánh dấu một đơn vị là không tuân thủ nếu nó không phù hợp với tiêu chuẩn này. Điều này biến một trạm lắp ráp từ hệ thống mở thành hệ thống khép kín, vì dây chuyền sản xuất sẽ biết ngay khi có điều gì đó vượt quá thông số kỹ thuật thay vì phát hiện ra điều này vào cuối quá trình sản xuất trong quá trình kiểm tra cuối cùng. Benlong xây dựng kiểu kiểm tra trực tuyến này trên toàn bộ dây chuyền của mình; dây chuyền lắp ráp và kiểm tra rơ-le trạng thái rắn tự động liên kết nhiều lần kiểm tra CCD giữa các bước lắp ráp để phát hiện lỗi ngay tại trạm gây ra lỗi, không để lỗi kéo dài đến cuối dây chuyền.

Kiểm tra dấu laser sau khi mã hóa

Mỗi bộ ngắt mạch, đồng hồ đo và bộ sạc rời khỏi nhà máy đều mang thông tin được in hoặc đánh dấu bằng laser: thương hiệu, công suất, cực, tiêu chuẩn, mã lô và thường là mã ma trận dữ liệu hoặc mã QR để truy xuất nguồn gốc. Nếu dấu đó bị thiếu, đặt sai vị trí, mờ hoặc sai, sản phẩm sẽ không thể bán được và nếu mã không đọc được, không thể truy xuất. Kiểm tra đánh dấu laser sử dụng thị giác ngay sau trạm đánh dấu để xác minh rằng nội dung chính xác có mặt, dễ đọc và được đặt đúng vị trí, đồng thời đánh giá độ đọc được của bất kỳ mã 2D nào. Vì việc đánh dấu là một trong những thao tác cuối cùng, việc phát hiện lỗi ở đây vẫn ngăn chặn một sản phẩm hoàn chỉnh bị lỗi được giao cho khách hàng. Thiết bị thiết bị đánh dấu laser tự động robot MCB của chúng tôi tích hợp kiểm tra CCD trực tiếp vào ô đánh dấu, vì vậy dấu được xác minh ngay khi nó được áp dụng.

Cách công nghệ hoạt động bên trong

Nó bao gồm bốn phần, và cả bốn thành phần phải hoạt động cùng nhau để hệ thống hiệu quả. Đầu tiên là khía cạnh chiếu sáng. Chiếu sáng thích hợp là cần thiết để phát hiện khuyết tật, vì vậy một vấn đề kỹ thuật khó giải quyết được chiếu sáng tốt sẽ tốt hơn nhiều so với một vấn đề đơn giản nhưng chiếu sáng kém. Sau đó, camera và ống kính chụp hình ảnh; độ phân giải tỷ lệ thuận với kích thước của khuyết tật được phát hiện. Khi hình ảnh đã được chụp, một số phần mềm được sử dụng để phân tích nó, với các khả năng phân tích từ đo lường dựa trên so sánh số lượng với dung sai đến kiểm tra so với mẫu chuẩn hoặc sử dụng mô hình học sâu. Cuối cùng, hệ thống thực hiện hoạt động bằng cách gửi kết quả (đạt/không đạt) đến bộ điều khiển dây chuyền đồng thời ghi lại kết quả vào hệ thống MES.

Mục tiêu cuối cùng của một hệ thống kiểm tra hình ảnh tự động hiệu quả là đảm bảo quyết định được đưa ra là chính xác thay vì đẹp mắt. Độ chính xác của hệ thống được xác định bởi tỷ lệ từ chối sai, tức là tỷ lệ phần trăm sản phẩm tốt bị phân loại là lỗi. Nếu hệ thống được đặt quá nghiêm ngặt, sản phẩm tốt sẽ bị loại, nghĩa là người vận hành sẽ liên tục bị gián đoạn bởi cảnh báo đo lường sai; nếu không nghiêm ngặt đủ, sản phẩm lỗi sẽ không được phát hiện.

Phương pháp dựa trên quy tắc, mẫu chuẩn hoặc AI phù hợp với loại khuyết tật

Không phải khuyết tật nào cũng được phát hiện tốt nhất bằng cùng một giải pháp, và phương pháp quyết định chi phí và độ tin cậy của một trạm. Đo lường dựa trên quy tắc là kỹ thuật tốt nhất khi vấn đề là kích thước và được định nghĩa rõ ràng, ví dụ, kiểm tra một đinh tán được cố định đúng vị trí cửa sổ hoặc một tiếp điểm đạt kích thước yêu cầu. Nó nhanh và dễ hiểu và có thể dễ dàng xác thực vì mọi quyết định đều có số và dung sai. So sánh mẫu chuẩn phù hợp để đo các đặc điểm khó định nghĩa bằng một phép đo đơn lẻ nhưng dễ nhận biết so với một vật thể chuẩn đã biết, như hình dạng của một cột lắp ráp. Thị giác học sâu áp dụng cho các nhiệm vụ khó nhất, nghĩa là các khuyết tật bề mặt cực đoan, vết đốm hoặc khuyết tật biến đổi mà quy tắc thông thường không thể bao phủ hiệu quả, học cách phân biệt giữa sản phẩm lỗi và hoàn hảo từ các ví dụ. Sản xuất thực tế thường là sự kết hợp của các kỹ thuật đã đề cập, làm cho các kiểm tra đơn giản như đo các tham số đơn giản có thể giải quyết bằng phương pháp cổ điển và chỉ sử dụng mô hình ML cho các vấn đề mơ hồ vì mỗi kỹ thuật học đều yêu cầu xử lý và điều chỉnh mà có thể tránh được trong trường hợp các phương pháp đơn giản.

Cần làm rõ ranh giới giữa khả năng của kiểm tra thị giác và kiểm tra chức năng. Kiểm tra thị giác đánh giá vẻ ngoài của một đơn vị, xác định xem thành phần có ở đó, ở vị trí đúng, không bị hư hại, được định vị đúng và được nhận dạng chính xác hay không. Tuy nhiên, kiểm tra thị giác không cung cấp thông tin về việc bộ ngắt mạch có khả năng ngắt ở các giá trị yêu cầu hay chịu được thử nghiệm điện áp cao hay không. Những vấn đề này có thể được giải quyết bằng việc lắp đặt kiểm tra chức năng và điện có thể áp dụng tải và hiểu được hành vi của thành phần được kiểm tra. Các công ty hiệu quả nhất cố gắng sử dụng cả hai quy trình theo cách liên tiếp để loại bỏ các khuyết tật có thể nhìn thấy và cơ học thông qua kiểm tra thị giác và để lại các quy trình kiểm tra đắt tiền cho các thiết bị không có khuyết tật thị giác. Sử dụng kiểm tra thị giác thay thế cho kiểm tra chức năng là một cách tiếp cận sai vì chúng phát hiện các lỗi khác nhau và được sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của quy trình.

Những gì kiểm tra thị giác tự động mang lại cho các nhà sản xuất điện

Lợi tức đầu tư từ kiểm tra thị giác được nhận thấy ở nhiều khía cạnh. Trước hết, tỷ lệ sản phẩm đạt yêu cầu được cải thiện vì các vấn đề được máy phát hiện tại trạm nơi chúng xảy ra thay vì ở các khu vực kiểm tra cuối cùng. Tỷ lệ sản phẩm lỗi thoát giảm, có nghĩa là ít sản phẩm cần phải gửi trả lại hơn và ít yêu cầu bảo hành phải thực hiện hơn. Năng suất tăng lên vì các bài kiểm tra thị giác chạy đồng thời với quy trình sản xuất bình thường, loại bỏ nhu cầu kiểm tra thủ công. Lao động thủ công được phân bổ lại từ việc kiểm tra lặp đi lặp lại sang các nhiệm vụ phức tạp hơn, và điều quan trọng hơn đối với các nhà xuất khẩu sang Ấn Độ, Thổ Nhĩ Kỳ và Brazil là mỗi lần kiểm tra đều được ghi lại và cung cấp báo cáo cần thiết cho từng sản phẩm.

Lợi ích tài chính có thể dễ dàng nhận thấy nếu người ta nghĩ về chi phí của khuyết tật bị bỏ sót. Phát hiện một thành phần bị đặt sai vị trí trong giai đoạn cấp liệu chỉ liên quan đến chi phí cấp liệu lại, tuy nhiên phát hiện khuyết tật ở giai đoạn cuối có thể dẫn đến việc sửa chữa nhiều thành phần, và nếu khuyết tật đã đến tay khách hàng sẽ gây ra nhiều tổn thất tài chính và vấn đề với công ty. Kiểm tra thị giác đẩy quá trình phát hiện lỗi lên trước, làm cho nó rẻ nhất có thể, đó là lý do tại sao các nhà sản xuất sản lượng lớn xem nó như một hệ thống cốt lõi chứ không phải là một cải tiến bổ sung.

Cách xác định hệ thống kiểm tra thị giác tự động

Lựa chọn hệ thống thị giác phù hợp đòi hỏi phải có sự giao tiếp rõ ràng với nhà cung cấp thiết bị của bạn trước đó. Hãy chuẩn bị cung cấp thông tin về các khía cạnh này trước khi yêu cầu báo giá.

① Danh sách khuyết tật. Bạn đang tìm kiếm những khuyết tật nào? Cung cấp danh sách các khuyết tật cần phát hiện kèm theo ví dụ thực tế vì không có hệ thống nào hoạt động đúng nếu không được đào tạo để nhận biết khuyết tật.
Kích thước đặc điểm tối thiểu. Khuyết tật nhỏ nhất là yếu tố quyết định độ phân giải camera và quang học.

② Thời gian chu kỳ. Thiết lập nhịp độ dựa trên thời gian vận hành của bạn. Thời gian takt của bạn xác định tốc độ mà camera chụp hình ảnh, xử lý thông tin và quyết định kết quả kiểm tra.

④ Các loại sản phẩm. Nếu bạn sản xuất nhiều bộ sản phẩm, loại hoặc tên khác nhau, hãy yêu cầu nhà cung cấp cung cấp khả năng chuyển đổi dựa trên công thức.

⑤ Tỷ lệ loại bỏ sai chấp nhận được. Xác định mức độ loại bỏ sai chấp nhận được để thiết kế ánh sáng và hiệu chuẩn ngưỡng được xác định.
Chiếu sáng và môi trường xung quanh. Hoàn thiện bạc, vỏ đen và nhãn bóng sẽ đưa ra các yêu cầu chiếu sáng cụ thể.

⑥ Thông tin và theo dõi. Xác định thông tin cần ghi lại, phương pháp kết nối giữa kết quả và mã vạch, cũng như các kết nối khác.

⑦ Tích hợp và loại bỏ. Định nghĩa quy trình loại bỏ các đơn vị lỗi và cho phép hàng hóa tốt tiếp tục.

Những sai lầm phổ biến cần tránh

Hầu hết các lỗi của hệ thống thị giác đều do một vài sai lầm mà chúng ta hoàn toàn có thể tránh được. Sai lầm đầu tiên là đầu tư vào camera trong khi nên đầu tư vào chiếu sáng vì cảm biến độ phân giải cao không thể cải thiện cảnh tối. Sai lầm phổ biến thứ hai là xác định hệ thống thị giác dựa trên danh sách lỗi không rõ ràng và thắc mắc tại sao nó không thể phát hiện lỗi mà không ai đề cập. Sai lầm thứ ba là bỏ qua việc chuyển đổi, khiến một dây chuyền có thể chạy độc lập hai mươi sản phẩm phải được dạy thủ công mỗi khi chuyển đổi. Sai lầm thứ tư là xem nhẹ tỷ lệ loại bỏ sai, điều này biến một hệ thống tuyệt vời thành hệ thống mà người vận hành học cách bỏ qua khi sử dụng. Cuối cùng, ví dụ phổ biến nhất là gắn hệ thống thị giác ở cuối dây chuyền thay vì tích hợp các điểm kiểm tra thị giác vào quy trình.

Xây dựng kiểm tra vào dây chuyền, không phải gắn lên nó

Qua nhiều năm, công nghệ kiểm tra tự động đã chuyển từ một tiện ích bổ sung sang thành phần tiêu chuẩn cho các nhà sản xuất thiết bị điện hạ áp. Những nhà sản xuất thành công là những người sử dụng hệ thống thị giác đúng thời điểm, tức là tại bộ cấp liệu, tổ lắp ráp, đầu đánh dấu, để ngăn thiết bị kém chất lượng rời khỏi nhà máy. Khi thực hiện đúng, hệ thống thị giác không chỉ loại bỏ sản phẩm lỗi mà còn tạo ra dữ liệu giúp duy trì toàn bộ dây chuyền sản xuất tuân thủ và cho phép khách hàng nhận sản phẩm với lịch sử theo dõi đầy đủ.

Benlong Automation đã phát triển công nghệ thị giác tự động sử dụng CCD và thị giác độ chính xác cao từ năm 2008, bắt đầu từ kiểm tra đinh tán và tiếp điểm bạc ở giai đoạn cấp liệu, hoàn tất kiểm tra sau lắp ráp và đánh dấu, và tất cả các giai đoạn vận hành đều được ghi tự động trong hệ thống MES.
Vì vậy, nếu bạn cần thiết lập dây chuyền sản xuất mới hoặc chỉ muốn triển khai hệ thống thị giác tự động trong sản xuất, chúng tôi rất vui được hỗ trợ bạn.