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の新規格モーターの検証に、マーキングシステムとビジョンシステムを活用

Wegner Columbia US Automotive In-Sight DataMan

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North American Stock Car Racing(NASCAR)は、Camping World EastおよびCamping World Westシリーズで新しい規格のエンジンを採用しました。汎用部品を多数使用することで、カスタム製作エンジンの半分ほどのコストで、同等の性能と耐久性が得られます。新しいモーターの主要部品には二次元データマトリックスコードが付加されます。このデータマトリックスコードは、ハンドヘルドスキャナーを使用してわずか数秒間で読み取ることができます。これにより、トラックでの検査時間を大幅に短縮できます。適切でない部品を使用してエンジンの出力を増加させることを防ぐため、レースの前後で部品を簡単に検査できるように、多くの場合、印を付けるのが難しい特定の位置に印を付ける必要があります。スペックキットと組み立て済みエンジンを販売しているWegner Motorsports社は、Columbia Marking Tools製3-in-1マーキングシステムを使用してこの課題を克服しました。3-in-1マーキングシステムは、ドットピーン、刻印、レーザーマーキングの3つの方法を使用して、ほぼすべての表面に二次元データマトリックスコードを付けることができます。Wegner社が使用したマーキングシステム成功の鍵となったのは、In-Sight® 5100ビジョンシステムとの統合です。このシステムは、検査対象のコードが、レーストラックの検査プロセスで、DataMan® バーコードリーダを使用して読み取り可能であるかどうかを瞬時に判定します。

 

新規格エンジンの開発

NASCARの新しいエンジンは、General Motors社の第3世代スモールブロックV-8(一般に「LS2」と呼ばれます)をベースにしています。このエンジンは、内径や行程の寸法がオリジナルと同じブロックやシリンダヘッドなどの標準コンポーネントを使用しているため、コストがカスタム製作モーターの数分の1でしかありません。レース専用のコンポーネントには、JE製鍛造アルミニウムピストン、Comp Cams製カムおよびプッシュロッド、Holley製830cfm4バレルキャブレタ、Lunati製クランクシャフトおよびロッド、Edelbrock製吸気口、Stewart Components製カスタム送水ポンプ、Del West製チタンバルブなどがあります。このエンジンは、最大8,000rpmで72kgmのトルク、625馬力を生み出します。Wegner社では、エンジンのすべてのコンポーネントを確認する独自のタグ付けシステムを採用することで、違反を防いでいます。二次元データマトリックスコードの一連のドットは、複製や偽造が非常に困難なように正方形に配置されています。このコードには、コンポーネントの種類、メーカー、販売日、シリアル番号も含まれています。

Wegner社は、クランクシャフト、接続ロッド、ピストン、ブロック、シリンダヘッド、吸気口、排気マニホルド、燃料ポンプなど一部のエンジンコンポーネント上に二次元データマトリックスコードを刻印する際に、ある困難な課題に直面しました。これらの部品は、鋳鉄や硬化4140鋼などさまざまな堅い材料からできており、窒化処理や陽極処理などのさまざまな表面処理が施されています。さらに、マーキングの位置は検査を容易にする必要性から決められることが多いため、これらの部品に印を付けるのはきわめて困難です。NASCARの検査者は、無線ハンドヘルド型スキャナー DataMan 7000 シリーズを使用して、レースの前後でエンジンを検査し、正規部品のみがエンジンに使用されていることを確認します。 

マーキングの課題への対処

Wegner社の経営陣は、レーシングショーの最中、Columbia Marking Tools製3-in-1マーキングシステムに注目しました。このシステムでは、ドットピーン、刻印、レーザーマーキングの3つの主要なマーキング方法のすべてに対応しています。この装置には、ピーンマーキング用にインパクトスタイラスを、静音刻印マーキング用にダイヤモンドチップを使用するピーン/刻印マーキングユニットがあり、硬い表面でも柔らかい表面でも完全な形状の直線や曲線を生成してテキストやグラフィックをマーキングします。電気駆動とエアー駆動のどちらでもマーキングできます。ドットピーンマーキングから刻印マーキングへの切り替えは、スイッチを切り替えてスタイラスを変更するだけです。寿命の長い多面ダイヤモンドツールを使用することもできます。レーザーマーキングユニットには、コンパクトで低コストの50W調整可能ダイオードレーザ(可変出力0~50W)が使用されています。レーザモジュールは、5分未満でDPSユニットに取り付けることができます。これらのマーキングユニットは、リニアボールネジによって正確に駆動されるx-yスライドに取り付けられています。

Columbia製3-in-1マーキングシステムは、部品に刻印またはレーザーマーキングを施す際、材料を押しのけて、はっきりとくぼんだ溝を形成します。その周囲には、押しのけられた材料が畝を作り、丸みを帯びた凹凸ができます。これらの溝と畝によって、光をよく反射する多面体のデータセルが形成され、刻印またはレーザーマーキングされた表面と溝との間のコントラストが非常に高くなります。ビジョンシステムは、余分なマークや被覆物を均一化して、これらの溝を簡単に識別できます。Columbia社は、この方法によって生成されたマークを「Square Dots」と呼んでいます。これらのマークは、グレードAの可読性で非常に高速に生成できます。これは、毎秒1200回のばらつきのない読み取りを実行しているのと同じです。Wegner社が使用しているColumbia製モデルDPS-LR-150マシンには、10cm×15cmのマーキングウィンドウがあります。また、丸い部品の外周に印を付けるため、回転アタッチメントを使用しています。

データマトリックスコードの整合性の検証

このようなエンジンの完全性にとって、二次元データマトリックスコードが判読可能であることが重要です。レース前の検査でデータマトリックスコードを読み取ることができなければ、その自動車がレースに参加できない場合があります。また、レース後の検査で読み取ることができなければ、レースの結果に疑念を持たれます。すべての部品の可読性を保証するためには、すべての二次元データマトリックスコードを生成後すぐに走査して、可読性を検証する必要があります。Columbia Marking Tools社の営業担当副社長であるAndy Ruzzin氏はこう語ります。「この要件を満たすために、In-Sight 5100ビジョンシステムを当社のマーキング装置に統合しました。ビジョン企業は多数存在しますが、当社は常にコグネックス社製ビジョンシステムを推奨しています。コグネックスが、二次元データマトリックスコードの読み取りに関して最高の技術を持っているためです。NASCARの決定も同じでした。NASCARは、規格エンジンのデータマトリックスコードの読み取り用にコグネックス社製ハンドヘルドスキャナーを選択しました、また、In-Sight Explorerソフトウェアにより、二次元データマトリックスコード読み取りオプションが多数利用できるため、画像処理アプリケーションの開発が容易です。」

In-Sight 5100ビジョンシステム は、毎秒最大60フルフレームの8ビット画像を取り込みます。In-Sight 5100には、ダイキャストアルミニウムのボディーと密閉された工業用M12コネクタがあるため、筐体ハードウェアを追加する必要がありません。衝撃および振動に関してはIEC規格に準拠しています。付属のレンズカバーを使用すると、製造現場での防塵および防水に関するIP67(NEMA 6)規格に準拠します。Columbia Marking Tools社は、In-Sightソフトウェア開発キット(In-Sight SDK)を使用して、ポイント&クリックで簡単に設定できるユーザインタフェースを開発しました。In-Sight SDKを使用すると、In-Sightの画像、グラフィック、データを開発者がカスタムプログラムにシームレスに統合しながら、エンドユーザがIn-Sightを設定して動作をモニタするために必要な機能のみを表示して、カスタムインタフェースのルックアンドフィールを維持できます。また、In-Sight SDKはソフトウェア開発者に対し、COM/ActiveXプログラミング環境か、Visual Basic®やC#などの新しいMicrosoft® .NET言語を使用できる柔軟性を提供します。

予想を越える性能

Wegner Motorsports社ゼネラルマネージャのDan Timm氏はこう語ります。「新しいマーキング装置と画像処理システムはみごとに動作しています。マーキング装置をトラックから降ろしてわずか4時間で稼動させることができました。3つの異なるマーキングオプションがあるため、困難なアプリケーションでもほとんどの場合判読可能なマークを生成できます。大部分の部品では刻印メソッドを使用していますが、非常に堅い部品ではドットピーンメソッドを使用しています。また、バルブのマーキングなどいくつかの特殊な用途ではレーザーマーキングを使用しています。このマーキングシステムに組み込まれたIn-Sightビジョンシステムは、二次元データマトリックスコードを確実に判定しており、コードがレース環境で判読可能であることを保証しています。画像処理システムが、特別な覆いなしに単純なLED照明だけを使用してもマークを読み取ることができるのには驚きました。部品を組み立ててキットにした後で、NASCARの検査者が使用しているのと同じモデルのDataMan無線ハンドヘルドスキャナーを使用して再度部品を走査しました。これにより、どの部品がどのキットに組み込まれているかを正確に知ることができ、必要に応じて部品の履歴を追跡できます。」

NASCARは、既存のストックが無駄になるのを避けるため、新規格エンジンの使用を選択制にしています。Wegner社の規格エンジンは、昨シーズンのCamping World Eastおよび Camping World Westシリーズに出場した自動車の約半分で使用されました。例えば、Matt Kobyluck氏は、Mohegan Sun Resort Chevroletで規格エンジンを使用し、NASCAR Toyota All-Star Showdownで勝利を収めました。このレースでは、規格エンジンが上位10位のうち4車で使用されていました。Kobyluck氏は、規格エンジンについて次のように述べています。「このエンジンは、私のドライビングスタイルに非常によくマッチしています。スロットル操作は常にスムーズでした。」新規格エンジンは、約25,000ドルのコストで約2,400kmの寿命を実現しており、動力装置のコストを約75%も減らしています。Timm氏はこう述べています。「コストは組み立てエンジンのたった半分ほどで、寿命は2倍です。エンジンコストが低減するため、多くの新規チームがこのシリーズに参加できるようになっています。」

 

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