“Machine vision” a bordo di una linea automatizzata di montaggio e collaudo interruttori auto

Author(s):
C. Garino - BITRON SPA UNITA DI ROSSANA
A. Rossella - OTIS AUTOMAZIONE

Industry:
Automotive

Products:
Compact Vision Systems, FPGA Module

The Challenge:
Realizzare un controllo ispettivo completo (Machine Vision) sul prodotto finito di una linea di montaggio e collaudo interruttori Auto . Inserire tale stazione di test all’interno di un’attrezzatura completamente automatizzata e gestita da un unico movimento meccanico sincrono.

The Solution:
La maggiore difficoltà rappresentata dal progetto era decisamente legata al limitato tempo ciclo, concesso dal movimento sincrono dell’ attrezzatura, al sistema di visione per effettuare il relativo test. Nel caso specifico la macchina da realizzare era basata su un sistema a tavola rotante, con potenzialità di circa 30 cicli al minuto . Escluse le rotazioni tavola il tempo disponibile al test di visione risultava di poco superiore al secondo.

Premesso che il sistema centrale dell’attrezzatura è gestito da un PLC ed altre tre stazioni di collaudo che funzionano in modo autonomo (National instruments con schede FPGA programmato in LabVIEW ), si è reso necessario l’utilizzo di un sistema di visione artificiale che rispondesse alle esigenze richieste.
Dalle analisi svolte in fase di progettazione è stato identificato come prodotto idoneo per questo tipo di applicazione, il sistema di visione Compact Vision System NI 1450, della National Instruments.
Le caratteristiche di sistema EMBEDDED rendono questo strumento particolarmente indicato ad applicazioni su linee di produzione, inoltre la possibilità di utilizzare 15 segnali digitali Input / Output ci ha permesso di realizzare lo scambio dati con il “cervello” dell’ attrezzatura ( PLC) in modo semplice ed efficace.
Per la realizzazione del progetto è stato utilizzato il pacchetto applicativo Vision Builder
I tools di misura offerti dal software , uniti alla sua estrema facilità di utilizzo hanno limitato i tempi di sviluppo e messa in opera dell’applicativo

Il Software
Il software è stato strutturato su tre diverse acquisizioni da telecamera. Letture di immagini parametrizzabili con diverse impostazioni ( Gain-Shutter ) , al fine di discriminare al meglio le caratteristiche degli oggetti sotto test.
Si sono rese necessarie tre letture distinte; al fine di rilevare eventuali interferenze luminose tra gli oggetti in analisi, (una lettura con illuminatore esterno per i parametri dimensionali – una lettura su un Led illuminato, rosso oppure giallo.– una lettura su un ideogramma illuminato, colore ocra).
Nella prima parte, l’acquisizione avviene su un oggetto illuminato da fonte esterna ( illuminatore circolare a luce bianca pilotato e sincronizzato con un’uscita digitale proveniente dal PLC )
Sull’ immagine acquisita, con l’utilizzo dei tools di Vision Builder relative ad analisi e “Pattern Mactching “, vengono svolti tutti i controlli dimensionali.( Detection e Gauging ).
Riconoscimento oggetto; un ideogramma bianco su sfondo colorato rosso oppure nero; qualità oggetto, misurazioni dimensionali (quotatura oggetto led ed ideogramma e posizionamento dei medesimi rispetto ad un angolo del tasto).
La seconda e la terza acquisizione si occupano invece dell’identificazione degli oggetti illuminati dalla propria fonte luminosa (led accesi) .
Con le immagini acquisite vengono realizzate tutte le misure relative all’ intensità luminosa ed alla valutazione colorometrica dei due oggetti.
Tutti i valori rilevati dal sistema sono confrontati con i limiti di accettabilità prodotto, precedentemente impostati. A fine prova il sistema comunica via seriale l’esito della prova (Fail-Pass) ed eventuali 5 diverse tipologie di Fail .
La videata finale con l’ utilizzo della funzione “Display Image”, estremamente versatile, propone all’utilizzatore tutti i valori misurati e le indicazioni (Pass-Fail), anche parziali, dei test realizzati
Naturalmente, il tutto nel minor tempo possibile.
A tale proposito particolarmente utile in fase di “debbuging” si è rivelata la funzione “Benchmark Inspection“ in grado di indicare il tempo impiegato da ogni singolo step di programma.

Conclusioni
Sono stati raggiunti gli obbiettivi prefissati in fase di progettazione.
Il sistema, grazie alla possibilità di gestire 32 programmi diversi (attualmente ne sono previsti 8) si presta a possibili implementazioni future.
Inoltre, come già accennato in precedenza, l’estrema semplicità nell’utilizzo del software permette modifiche immediate e gestioni di “Back_up” degli applicativi esistenti.

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
C. Garino
BITRON SPA UNITA DI ROSSANA
Regione Peschiera 76/d
Rossana Cuneo
Tel: 0175 646 171
claudio.garino@ros.bitron-ind.com

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