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部品の製造と検査を効率化する ビジョンガイドロボット

KWD Automobiltechnik GMBH

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読み取りが難しい二次元および三次元画像処理アプリケーションを素早くセットアップして実装できるようユーザーをサポートします。

高速でありながらも軽やかに、ロボットが鋼板部品と溶接システムの間を移動していきます。ここは、ドイツ、ヴォルフスブルクにあるKWD Automobiltechnik GmbH。Schnellecke Group AG & Co. KGの子会社です。ロボットは鋼板を検査し、持ち上げて、溶接ステーションに置きます。その後、もう一度、持ち上げて、別のテストが行われる場所に置き直します。W-Planが構築した高度なマシンは、このKWDアプリケーションのために、Cognexの三次元イメージ処理と、最新のKukaロボットを組み合わせたものです。ビジョンガイドによるピックアンドプレースプロセスでは、生産ライン上にある原材料および完成部品の運搬と品質管理の両方を行います。Cognexが理想的なパートナーであることは既に証明されています。なぜなら、Cognexの3D-Locateソフトウェアを超えるものは、この業界に存在しないからです。三次元ビジョンシステムは、サプライラックに入ったままの部品の位置を繰り返し確実に判断し、サイドパネルに潜む傷を検出して、データをロボットコントローラに転送します。ロボットコントローラは部品の位置情報を使用して、グリッパの動きを部品の向きにリアルタイムで合わせることができます。そのため、手作業で部品検査や方向決めを行う場合と比べて、製品の品質が向上します。また、マシンオペレータの手が空くため、部品の積み下ろしではなく、円滑なシステム制御に集中できるようになります。

非常に正確な同期 

三次元の難題へ段階的に取り組み、お客様が成功へのあらゆるチャンスを確実に手にできるよう支援する3D-Locateは、自動車産業で大きな成功を収めています。KWDでは、三次元ビジョンシステムが自動車のサイドパネルの製造および品質管理プロセス全体に目を光らせています。処理順序の要件に応じて、個々のカメラ、またはステレオカメラが必要なイメージセクタを記録します。Cognex 3D-Locateソフトウェアは、三次元位置データをリアルタイムで配信します。このインテリジェントなビジョンシステムは、PatMax®幾何学パターンマッチングや、広範なビジョンツールライブラリのさまざまな二次元ツールセットを使用します。3D-Locateソフトウェアは、三次元キャリブレーションの3つの側面すべてに対応し、カメラセンサとレンズパラメータを自身で推定する内部キャリブレーションを直接サポートしています。また、ロボットエンドエフェクタに取り付けられているか、ロボットセルのどこかに固定されているかに関係なく、実世界でのカメラの位置をキャリブレートする外部キャリブレーションにも対応しています。最後に、このソフトウェアは、ビジョンの結果をロボットのモーション座標系に変換するハンドアイキャリブレーションもサポートしています。

最初の作業工程では、グリッパと統合ビジョンシステムを搭載した第1ロボットが、コンポーネントマガジンの前の位置につきます。このコンポーネントマガジンのスタックには、小型の部品が横置きされています。ロボットは部品の位置を測定し、正しい位置にある部品をつかみます。グリップ操作は2つのステップで実行されます。最初に、部品が真空吸引され、続けてピンにより鋼板が固定されます。

その間に、両面グリップシステムと統合三次元ビジョンテクノロジを搭載した第2ロボットが、搬送ラックの前の位置につきます。このラックには、大型の部品が縦長のスタックに並べられています。

第2ロボットは、搬送ラックの位置をチェックし、部品の位置を測定してから、このコンポーネントを正確な位置に持ち上げます。次に、両ロボットは積載ステーション(ターンテーブル)に移動し、部品を正確な位置に、論理的な順序で配置します。

完全なトレーサビリティと品質検証

スポット溶接用ロボットによる溶接プロセスの完了後、第1ロボットと第2ロボットは光学的なスポット溶接検査を行います。ここでは、スポット溶接の数と位置の精度が検査されます。三次元ビジョンシステムは、溶接が、あらかじめ決められたフィールドで行われているどうかをチェックします。溶接制御のパラメータに基づいて、溶接ポイントのルート部の正確性が検査されます。テストで得られたデータはアーカイブされ、画像が関連パラメータに割り当てられます。KWD Automobiltechnik社では、このようにして完全なトレーサビリティと品質の検証時におけるセキュアな文書化を実現しています。

最終の作業ステップでは、第2ロボットが完成した溶接済みコンポーネントを取り上げ、完成部品の搬送フレームに配置します。必要な数の完成部品が搬送フレームに積み込まれると、搬送物流部に信号が送信されます。搬送物流部はいっぱいになった搬送ラックを回集し、新しい空のラックを配送します。

完全な検査と十分な満足感

Cognex 3D-Locateを搭載した新しいシステムは、製品の制御に加え、システムであらかじめ定義されたセクションのチェックという重要なサービスを提供します。この三次元ビジョンシステムは、製品そのもののほか、溶接ステーションの伸張レバーなど、さまざまなイニシエータや終了位置も検査できます。コンテナの搬送用歯止めの開閉状態もチェックの対象です。全負荷状態であっても、効率は著しく向上します。

照明は、三次元ビジョンシステムの導入に際して、最大の課題の1つに数えられています。サイドパネルのそれぞれのコンポーネントは搬送ラック内で位置が固定されているわけではないため、曲がっていたり傾いていたりする可能性があります。これが、自動車の板金プレートの地金からの反射が絶えず変化する原因です。これを解決するため、内壁が白色の囲いを作成し、最大限の入射角で白色光が金属部品に均等に分散するようにしました。

9か月間の開発とコミッショニング期間の後、新しい工場は3シフトでフル稼働しています。しかし、KWD Automobiltechnikはすでにその先も考えています。将来、三次元ビジョンシステムは、イニシエータ数の大幅な削減に貢献するでしょう。これにより、コスト効率が高まり、エラーの潜在的な原因が最小限に抑えられます。

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