Een auto kent allerlei soorten verlichting, van grootlicht tot dashboardlampje. Al die lampen zitten in hun eigen type connector. Lumileds Middelburg, voortgekomen uit Philips Lighting, produceert connectoren en onderwerpt ze aan de strenge kwaliteitscontrole die de automobielindustrie vereist. Automatisering vervangt daarbij meer en meer menselijke visuele inspectie. DEMCON ontwikkelt en realiseert voor Lumileds Middelburg al vele jaren inspectiesystemen op basis van machine vision technologie.
Een uitdagende opdracht betrof een productielijn die 75.000 connectoren per 24 uur assembleert. Op een spuitgietproduct met ingegoten contactpinnen en metalen ring met contactvleugels wordt een metalen veer en een rubberring geplaatst. Dat luistert nauw: de vleugels moeten voldoende vlak zijn voor een goed elektrisch contact en de rubberring mag geen verontreinigingen of beschadigingen vertonen. De bestaande kwaliteitscontrole, visionsysteem aangevuld met menselijke inspectie, voldeed niet meer.
De opgave voor DEMCON was de inspectie geheel te automatiseren voor een takttijd van ruim één seconde. Het nieuw te ontwerpen visionsysteem moest veertien controlemetingen uitvoeren: aanwezigheid veer, type vleugelring, vlakheid vleugels, braampjes op vleugelring, vervuiling/beschadiging rubber ring, enzovoort. Complicatie was dat de plaatsing van de connector in een producthouder op een draaitafel geen mechanische ruimte bood voor een vrij 360° zijaanzicht. Lumileds kwam met de vraag of 3D-technieken een oplossing boden, waarop DEMCON een haalbaarheidsstudie uitvoerde en een proof-of-principle bouwde.
Het nieuwe systeem bevat twee camera’s voor in totaal vijf opnames; daarop wordt beeldbewerking losgelaten voor de veertien metingen per product. Een van de camera’s maakt een opname van de zijkant van de connector met behulp van een schuine spiegel (een kegelsnede) die van bovenaf rondom het product wordt geschoven. Een andere opname betreft het fijnm
azige lijnenpatroon dat op de vleugels wordt geprojecteerd voor het bepalen van hun vlakheid. In een 3D-reconstructie zijn met een nauwkeurigheid van 15 micrometer verbuigingen te detecteren. DEMCON bouwde een systeem met standaardcomponenten, zoals camera’s, optiek en patroonprojector, en ontwierp zelf de spiegel en de mechanische ophanging van het systeem. Voor de positionering van de spiegel viel de keuze op een elektrisch aangedreven lineaire slede, vanwege de hoge eisen aan levensduur (twintig miljoen slagen per jaar).
De grootste uitdaging lag in de software voor besturing, beeldbewerking en user interface. Het systeem rekent telkens vijf beelden in één seconde door voor goedkeur of afkeur. Het uitgekiend programmeren van de vision, met behulp van de Halcon-bibliotheek voor beeldbewerking, moest voor die snelheid zorgen bij hoge betrouwbaarheid. Het aantal foutieve beoordelingen mag conform six sigma niet groter zijn dan dertig per miljoen. Een uitgebreide user interface toont beelden van beide camera’s en een dashboard met actuele meetresultaten. Statistieken van de afkeur kunnen zo nodig een operator alarmeren.
De synchronisatie van het visionsysteem met de productielijn was cruciaal; de draaitafel kan niet verder zolang de spiegel niet omhoog staat. Dat lukte door een goede afstemming van de communicatie tussen de industriële pc voor vision en de plc voor de productiebesturing. Zoals ook de samenwerking tussen DEMCON en Lumileds Middelburg in dit project uitstekend verliep.
Voor meer informatie www.demcon.com/industrial.
