Zákaznická řešení mechatronických systémů pro kontrolu kvality produkce v automobilovém průmyslu Ing. Jan Šíma ELCOM, a.s., Divize Virtuální instrumentace Ostrava E0053498
© ELCOM, a.s.
O společnosti ELCOM, a.s. • Společnost založena v roce 1990 • Sídlo společnosti je v Praze • Pracoviště: Brno, Ostrava, Bystřice nad Pernštejnem, Hong Kong, Suzhou (ČLR), Abu Dhabi (UAE) • Cca 200 zaměstnanců • Hlavní obory: elektrotechnika, měřicí a testovací systémy E0053498
© ELCOM, a.s.
ELCOM, a.s. v automobilovém průmyslu
E0053498
© ELCOM, a.s.
Testování/seřizování světel
E0053498
Testování/výroba autoklimatizací
E0053498
Bezdemontážní diagnostika kompresorů
E0053498
Flashování autorádií
E0053498
Rozměrová kontrola vaček
E0053498
Kontrola funkce pedálů
E0053498
Měření nodularity a rovinnosti brzdových třmenů
E0053498
Detekce typu autokola
E0053498
Mechatronické testery
Zkušebny elektrických strojů
Měřicí přístroje
Automatizace laboratoří
Geneze vývoje měřicích a testovacích systémů v ELCOM, a.s.
SW ovladače SW aplikace
Přizpůsobení signálu Silové obvody PLC řízení Mechanika strojů 1995 E0053498
2000
2005
2010
2015
Využíváme koncept virtuální instrumentace Komerční počítač
DAQ hardware
+
Uživatelem definovaný software
+
Tradiční přístroj
>
• Softwarově definované měřicí přístroje • Maximální využití komerčních komponent a technologií • Flexibilita a granularita řešení • Snadná integrace do sítí, cloudu, big data systémů • Rychlý vývoj nových řešení E0053498
Synergie mechatroniky a virtuální instrumentace
RT OS Win (PLC) IPC
E0053498
Shoda systémů od ELCOM, a.s. s hlavními rysy Industry 4.0 Občasné použití 3D tisku pro prototypy součástek
HW i SW nástroje virtuální instrumentace ve vývoji i výrobních testerech E0053498
Možnost mnoha variant výrobků, Predictive Maintenance
???
Náš Industry 4.0 Design Principles Checklist I4.0 designové principy
ELCOM řešení
Interoperability
RFID, barcode, servery, line-tester komunikace, tester-produkt komunikace
Virtualization
Zatím ne, pouze modelování některých elektrických jevů ve výrobcích
Modularity
Modulární architektura testerů Tester-Fixture Maximální softwarová konfigurovatelnost
Decentralization
Autonomní fungování bez obsluhy Schopnost fungovat při poruše IT sítě Možnost pracovat při částečné poruše
Real-Time Capability
Handling a reakční doba výrobku zpravidla tvoří hlavní složku časového cyklu
Service Orientation
Zatím ne
E0053498
• • • • • • • • • •
Car Headlamps Production Testing
LED positioning Static current of light source Burn-in test of Xenons Current through high-beam shutter solenoids Light intensity/homogenity Light cone shape direction Low-beam border shape, gradient and color Cover glass coatings Communication interfaces Parts presence on the light body
E0053498
© ELCOM, a.s.
High/Low Beam LED Positioning
Size of the PCB carrying the LEDs is approx. 10 x 10 mm E0053498
© ELCOM, a.s.
High/Low Beam LED Positioning
E0053498
© ELCOM, a.s.
High/Low Beam LED Positioning • Positioning and gluing is done using camera guided robot • Robot is controlled based on visual feedback from camera • Camera min 8MP black&white industrial camera • Multiple cameras may be necessary to obtain high resolution image of the LED light emitting surfaces as well as entire heatsink E0053498
© ELCOM, a.s.
High/Low Beam LED Positioning Defocused is vacuum pick and place tool for LED placement
E0053498
© ELCOM, a.s.
High/Low Beam LED Positioning
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing Kink Point
Border Angle
Dark Area Light Intensity
Bright Area Light Intensity
Border Color
E0053498
Border Gradient
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
• There are two color fringe patterns coming from LED low beam module due to chromatic aberrations of the light module • Correct state is when they cross at 25 meters E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing – Machine Examples
Standalone E0053498
In-line © ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
Extremely out of tune (blue and yellow beams cross very near the light) E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
Correctly tuned (blue and yellow beams cross at 25 m) E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing
Extremely out of tune (blue and yellow beams cross way too far) E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing - Color Good Color
Adjustment E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing - Saturation Low Color Saturation is Good
Blue extreme
Yellow extreme
Adjustment E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing – Challenges • Color reproduction by camera is critical: – High quality camera shall be used – objective lens must have very good color rendering, specifically in blue/violet wavelength region
• Design focus distance of the low beam light is 25 meters. The test machine can not be this long.
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing – Optics • Focus distance is shortened by large custom made achromatic lens • The resulting focus distance is in the range of 1..2 meters
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing – Optical Path
E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing – Optical Path Projection Screen
Low-Beam Module
Mirror
Focus Distance Shortening Optics E0053498
© ELCOM, a.s.
LED Low Beam Adjustment and Testing – Machine Examples
Standalone E0053498
In-line © ELCOM, a.s.
Zařízení na testování vaček Šroubárna Kyjov spol. s r.o.
E0053498
© ELCOM, a.s.
Zařízení na testování vaček Šroubárna Kyjov spol. s r.o. • Plně automatická kontrola vad výkovků vaček do automobilových motorů (rozměry, otřepy, nedolisování, praskliny). • Automatické podávání vaček vibračním podavačem. • Kontrola pomocí tří laserových profilometrů a dvou kamer od firmy Keyence. • U každé vačky je sejmuto a vyhodnocenu 3 x 10 000 povrchových profilů. • Takt stroje: 2,3 s/ks • Třídění vadných dílů do třech skupin (opravitelné, neopravitelné a rezavé) E0053498 © ELCOM, a.s.
Kompletní zařízení včetně násypky a vibračního podavače
E0053498
© ELCOM, a.s.
Manipulátor pro otáčení výrobků nad otočným stolem • • • •
• • • •
Použit v třídící lince na vačky pro otáčení vaček mezi dvěma přípravky na otočném stole. Rychlé otáčení výrobků nad otočným stolem za cca 0,7 s. Hmotnost objektu pro manipulaci je max. 0,6 kg. Dvojice dvouosých manipulátorů, každý pouze s jedním servopohonem Beckhoff s absolutním víceotáčkovým odměřováním. Manipulátor se pohybuje dle tvaru vačky. Oba manipulátory mohou pracovat současně, nemusí na sebe čekat. Automatické nastavení krajních poloh manipulátoru řídícím systémem. Bez snímačů v krajních polohách.
E0053498
© ELCOM, a.s.
„Pick and place“ manipulátor • Použit v třídící lince na vačky Rychlé manipulace s výrobky: cca 0,6 s. • Hmotnost objektu pro manipulaci je max. 0,6 kg. • „Pick and place“ Manipulátor s jedním servopohonem Beckhoff s absolutním víceotáčkovým odměřováním. • Manipulátor se pohybuje dle tvaru vačky. • Automatické nastavení krajních poloh manipulátoru řídícím systémem. • Bez snímačů v krajních polohách. E0053498
© ELCOM, a.s.
Výpočet kinematiky manipulátoru v nádstavbě SolidWorks Motion
• •
E0053498
Simulace pohybu manipulátoru v SolidWorks Motion Průběh kroutícího momentu na hřídeli motoru v závislosti na čase © ELCOM, a.s.
Výpočty v nástavbě SolidWorks Motion a Simulation • optimalizovat tvar součásti v mechanismu • optimalizovat velikost pohonu soustavy • rychle srovnat různé varianty • zahrnout vliv gravitace • simulovat vliv třecích kontaktů mezi součástmi E0053498
© ELCOM, a.s.
Vyvíjený SW ELCOM: -
E0053498
SW je koncipován jako universální. Umožňuje nastavení dalších parametrů pro testování nových produktů. Může být nasazen i pro zcela jiné produkty, np. pro testování ložiskových kroužků. SW pracuje na platformě LabView 2013 s podporou LabView vision .
© ELCOM, a.s.
Kamerové testy Využití kamer Keyence
- Vstupní kontrola základních rozměrů - Test povrchové koroze
E0053498
© ELCOM, a.s.
Řídící systém celého zařízení PLC BECKHOFF
E0053498
© ELCOM, a.s.
Manipulátory – třídící linka na vačky
E0053498
© ELCOM, a.s.
Třídící linka na vačky – „Jak to vidí stroj“
E0053498
© ELCOM, a.s.
Děkuji za pozornost! www.elcom.cz/dvi
E0053498
© ELCOM, a.s.
