XPlanar 在基于深度學習的 車載光學元件檢測中的應用

文:德國倍福自動化有限公司2024年第三期

導語:對于批量生產來說,即便是同時檢測不同的部件,盡可能地縮短檢測時間,也是一項至關重要的標準。總部位于德國梅明 根的斯托巴特殊機床制造公司(Stoba Sondermaschinen)正致力于通過其基于深度學習的 InspectorONE光學檢測系統, 和以倍福的 XPlanar 平面磁懸浮輸送系統為核心的運輸系統,來實現這一目標。該系統可幫助汽車供應商實現極短的高壓噴射 閥檢測周期(僅需 3 秒),因此在三班制模式下每年可檢測約 600 萬個零件。

  用斯托巴的激光技術兼銷售專家 Michael Berkner 的話 來說,這家總部位于 Memmingen 的特種機器制造商主要通 過其在自動化生產領域的專業知識使自己與眾不同。Berkner 強調:“這種專業知識建立在激光材料加工的豐富經驗之上, 這需要高水平的精度和自動化、激光技術和光學測試系統的 最佳組合。其中一項成果就是 InspectorONE 檢測系統,它 是一款用于對各種部件和產品進行視覺檢測的自學習設備。”

  模塊化設計在這里也至關重要,斯托巴公司的激光技術 專家Simon Mohr 補充道:“根據不同的應用和測試流程,系 統包括不同類型和數量的工站, 例如用于表面檢測的相機系 統、用于零部件測量的測量技術或讀碼器。這可以根據要求 在模塊化基礎上進行定義,正如 XPlanar 可以通過相應數量 的平面模塊和動子作為中央處理單元進行優化調整一樣。”

  1 快速無誤的測試

  斯托巴目前正在實施的系統是為一家汽車供應商專門配 置的高壓噴射閥光學測試設備。它通過機器人進行裝卸,并 直接集成到最終客戶的生產線上。XPlanar 構成了產品運輸 的輸送技術基礎,懸浮的動子可以根據需要并以流程優化的 方式將工件輸送給不同的相機和測量工站。

  不同工件的檢測時間都非常短,這意味著可以在三班制 模式下實現規定的 3 秒周期時間,從而實現每年檢測 600 萬 個零件的目標。該系統配備了相機和深度學習軟件,能夠快 速、自動地工作,并不斷改進功能,例如掃描部件和檢測特 征或異常。具體的應用實例包括360度旋轉式部件檢測、在一臺設備上同時檢測不同的部件以及檢測表面缺陷、污染、液 體中的顆粒物或材料中的氣泡。

XPlanar 動子

XPlanar 動子以優化后的 3 秒鐘周期移動測試過程中的工件

  2 XPlanar 助力實現快速、靈活的輸送

  XPlanar 動子不僅能將工件輸送至各個檢測工站,還能 通過多自由度移動優化工藝流程。例如,Simon Mohr 所認 為的:動子的旋轉簡化并加快了從各個方向對工件進行測量 的過程。關于選擇輸送系統的目標,他解釋道:“XPlanar 可以縮短循環時間,而這一點即使使用旋轉分度機臺也很難實現。此外,XPlanar 還是一種非常靈活且易于定制的模塊 化系統。可懸浮的動子采用的是一種完全不會引起機械磨損 的輸送技術,因此非常適合用在潔凈室等環境中。而如果采 用直線導軌或旋轉分度機臺,則無法實現這一點。”

  Michael Berkner 認為,旋轉分度機臺等方案需要更多 的機械設計工作,而 XPlanar 可以用其強大的軟件功能替代 這些硬件設計工作。雖然旋轉分度機臺也可以同時測量多個 工件,但要對其進行旋轉檢測,則必須將相應的旋轉軸連接 起來,成本會非常高。這樣的耦合和隨后的解耦就無法實現 所需的 3 秒鐘的周期時間。而有了 XPlanar 之后,通過軟件 360 度旋轉即可輕松實現。

XPlanar 輸送系統

XPlanar 輸送系統支持實現斯托巴測試設備的緊湊型設計

  3 測試系統兼具低維護和低誤差優點

  Michael Berkner 還提到了另外兩個方面:“由于 XPlanar 不會產生機械磨損,因此整個系統的維護成本非常低,尤其 是對于需要頻繁更換檢測產品的情況,這能夠帶來積極影 響。此外,XPlanar 還讓我們實現了超緊湊的設備設計,與 傳統系統相比,占地面積減小了約 15% 到 20%。”

  Simon Mohr 所認為的:系統的維護也更加方便。“采 用新設計后,控制柜可以安裝在 XPlanar 傳輸平面模塊表 面下。只有這樣才能確保設備的四面都能安裝檢修門,方便檢修。”

  維護需求的減少也可以提高系統的整體效率,因為更少 的維護最終意味著更高效的測試。據斯托巴專家介紹,這也 直接反映在測試操作中,因為懸浮式產品輸送可以避免出現 磨損,從而顯著減少微粒對部件的污染。另一方面,如果出 現這種微粒,即使不是實際的部件缺陷,也會被高精度深度 學習軟件檢測為異常。

CP29xx 系列多點觸控控制面板

CP29xx 系列多點觸控控制面板可實現便捷的設備操作和過程控制

  4 軟件功能增強了適應性

  Simon Mohr 還將 XPlanar 強大的軟件功能視為測試系 統適應不斷變化的要求的一大優勢:“如果考慮到系統的使用 壽命較長以及不同的產品生命周期,那么用 XPlanar 的軟件 功能取代機械功能就變得尤為重要。像 InspectorONE 這樣 靈活的系統,只需更換或增加相應的檢測工站,就能適應新 工件或不斷變化的檢測需求,而無需花費太多精力。至于更 改后的產品輸送,只需通過軟件進行更新即可。”

  Michael Berkner 補充道,“在未來,它仍舊有很大的潛 力。例如,我們正在考慮為 XPlanar 動子的運動曲線制定針 對特定組件的方案,以便能夠在不中斷生產過程的情況下對不 同組件進行逐批測試。而機械轉換根本不可能實現這一點。”

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